Для чего предназначен осциллограф: принцип работы, устройство, назначение, особенности настройки

Содержание

Для чего нужен осциллограф?

 

Для чего нужен осциллограф?  Когда ты видишь  его  в первый раз и понятия не имеешь что это такое, возникает такой вопрос, что вообще с ним делают и какую цель он выполняет?

Сейчас мы подробно постараемся разобраться в этом не хитром устройстве, без лишних научных терминов и головной боли, потому что  осциллограф очень полезное и распространенное устройство, не только у профессиональных ремонтников, но и у простых любителей, которые обожают по ковыряться в различном барахле.

 

 

Для чего нужен осциллограф, и какие они бывают.

Осциллограф очень полезное устройство, потому что без него невозможно производить необходимые исследования и диагностику компьютеров и ноутбуков.

С помощью специальных проводов мы подключаемся к проблемным участкам печатной платы компьютера и ноутбука и по  показателям колебаний на мониторе этого устройства, можно судить, где у нас поломка или отклонения.

Это устройство производит замер колебания энергии на промежуток времени, с учетом выявления последующего отклонения или потенциальной поломки.

 

Осциллограф используется очень часто при ремонте блоков питания от компьютера, микросхем и другой мелочи.

Эти устройства в наше время встречаются двух видов, электронно-лучевые  и цифровые.

Электронно-лучевые  приборы, очень громоздкие и большие, еще со старых советских времен, но они отличались всегда большой точностью.

Цифровые осциллографы, появились совсем, не давно, хотя они и имеют компактный вариант исполнения, но они не всегда дают точные замеры, в отличие от электронно-лучевых осциллографов.

Для чего еще нужен осциллограф?

Так же это нехитрое устройство применяется в аналитических и проверочных испытаниях нового оборудования и комплектующих.

В этой статье мы разобрали, для чего нужен осциллограф, если  он у вас уже есть, то напишите в комментариях какой он у вас есть, и как часто вы им пользуетесь.

Если эта статья, была полезна Вам, поделитесь ею со своими друзьями в социальных сетях, или у вас возникли вопросы и предложения, то напишите в комментариях к статье ниже. Вы также можете перейти на Главную страницу

Напишите в коментариях ниже, если у вас это устройство  и каким осциллографом вы пользуетесь?

 

для чего нужен, как с ним работать, принцип действия и устройство

Осциллограф — устройство, демонстрирующие силу тока, напряжение, частоты и сдвиг фаз электрической цепи. Прибор отображает соотношение времени и интенсивности электрического сигнала. Все значения изображены при помощи простого двумерного графика.

Для чего предназначен осциллограф

Осциллограф используется электронщиками и радиолюбителями для того, чтобы измерить:

  • амплитуду электрического сигнала — соотношение напряжения и времени;
  • проанализировать сдвиг фаз;
  • увидеть искажение электрического сигнала;
  • на основе результатов вычислить частоту тока.

Несмотря на то, что осциллограф демонстрирует характеристики анализируемого сигнала, чаще его используют для выявления процессов происходящих в электрической цепи. Благодаря осциллограмме специалисты получают следующую информацию:

  • форму периодического сигнала;
  • значение положительной и отрицательной полярности;
  • диапазон изменения сигнала во времени;
  • длительность положительного и отрицательного полупериода.

Большинство из этих данных можно получить при помощи вольтметра. Однако тогда придётся производить замеры с частотностью в несколько секунд. При этом велик процент погрешности вычислений. Работа с осциллографом значительно экономит время получения необходимых данных.

Принцип действия осциллографа

Осциллограф выполняет замеры при помощи электронно-лучевой трубки. Это лампа, которая фокусирует анализируемый ток в луч. Он попадает на экран прибора, отклоняясь в двух перпендикулярных направлениях:

  • вертикальное – показывает исследуемое напряжение;
  • горизонтальное – демонстрирует затраченное время.

За отклонение луча отвечают две пары пластин электронно-лучевой трубки. Те, что расположены вертикально,  всегда находятся под напряжением. Это помогает распределять разнополюсные значения. Положительное притяжение отклоняется вправо, отрицательное — влево. Таким образом, линия на экране прибора движется слева направо с постоянной скоростью.

На горизонтальные пластины также действует электрический ток, что отклоняет демонстрирующий показатель напряжения луча. Положительный заряд — вверх, отрицательный — вниз. Так на дисплее устройства появляется линейный двухмерный график, который называется осциллограммой.

Расстояние, которое проходит луч от левого до правого края экрана называется развёрткой. Линия по горизонтали отвечает за время измерения. Помимо стандартного линейного двухмерного графика существует также круглые и спиральные развёртки. Однако пользоваться ими не так удобно как классическими осциллограммами.

Классификация и виды

Различают два основных вида осциллографов:

  • аналоговые — аппараты для измерения средних сигналов;
  • цифровые — приборы преобразовывают получаемое значение измерений в «цифровой» формат для дальнейшей передачи информации.

По принципу действия существуют следующая классификация:

  1. Универсальные модели.
  2. Специальное оборудование.

Наиболее популярными являются универсальные устройства. Эти осциллографы используют для анализа различных видов сигналов:

  • гармонических;
  • одиночных импульсов;
  • импульсных пачек.

Универсальные приборы предназначены для разнообразных электрических устройств. Они позволяют измерять сигналы в диапазоне от нескольких наносекунд. Погрешность измерений составляет 6-8%.

Универсальные осциллографы делятся на два основных вида:

  • моноблочные — имеют общую специализацию измерений;
  • со сменными блоками — подстраиваются под конкретную ситуацию и тип прибора.

Специальные устройства разрабатываются под определённый вид электрической техники. Так существуют осциллографы для радиосигнала, телевизионного вещания или цифровой техники.

Универсальные и специальные устройства делятся на:

  • скоростные – применяются в быстродействующих приборах;
  • запоминающие — аппараты, сохраняющие и воспроизводящие ранее сделанные показатели.

При выборе устройства следует внимательно изучить классификации и виды, чтобы приобрести прибор под конкретную ситуацию.

Устройство и основные технические параметры

Каждый прибор имеет ряд следующих технических характеристик:

  1. Коэффициент возможной погрешности при измерении напряжения (у большинства приборов это значение не превышает 3%).
  2. Значение линии развёртки устройства — чем больше эта характеристика, тем дольше временной промежуток наблюдения.
  3. Характеристика синхронизации, содержащая в себе: диапазон частот, максимальные уровни и нестабильность системы.
  4. Параметры вертикального отклонения сигнала с входной ёмкостью оборудования.
  5. Значения переходной характеристики, показывающие время нарастания и выброс.

Помимо перечисленных выше основных значений, у осциллографов присутствуют дополнительные параметры, в виде амплитудно-частотная характеристики, демонстрирующей зависимость амплитуды от частоты сигнала.

Цифровые осциллографы также обладают величиной внутренней памяти. Этот параметр отвечает за количество информации, которую аппарат может записать.

Как выполняются измерения

Экран осциллографа поделён на небольшие клетки, которые называются делениями. В зависимости от прибора каждый квадрат будет равен определённому значению. Наиболее популярное обозначение: одно деление – 5 единиц. Также на некоторых приборах присутствует ручка для управления масштабом графика, чтобы пользователям было удобнее и точнее производить измерения.

Прежде чем начать измерение любого рода следует присоединить осциллограф к электрической цепи. Щуп подключается на любой из свободных каналов (если в приборе, больше чем 1 канал) или на генератор импульсов, при его наличии в устройстве. После подключения на дисплее аппарата появятся различные изображения сигналов.

Если сигнал получаемый прибором обрывистый, то проблема заключается в присоединении щупа. Некоторые из них оборудованы миниатюрными винтами, которые необходимо закрутить. Также в цифровых осциллографах решает проблему обрывистого сигнала фикция автоматического позиционирования.

Измерение тока

При измерении тока цифровым осциллографом, следует узнать какой вид тока необходимо наблюдать. Осциллографы имеют два режима работы:

  • Direct Current («DC») для постоянного тока;
  • Alternating Current («АС») для переменного.

Постоянный ток измеряется при включённом режиме «Direct Current». Щупы аппарата следует подключить к блоку питания в прямом соответствии с полюсами. Чёрный крокодил присоединяется к минусу, красный — к плюсу.

На экране устройства появится прямая линия. Значение вертикальной оси будет соответствовать параметру постоянного напряжения. Силу тока можно вычислить согласно закону Ома (напряжение поделить на сопротивление).

Переменный ток представляет собой синусоиду, из-за того, что напряжение также переменно. Поэтому измерить его значение можно только в определённый промежуток времени. Параметр также вычисляется при помощи закона Ома.

Измерение напряжения

Чтобы измерить напряжение сигнала понадобится вертикальная ось координат линейного двухмерного графика. Из-за этого всё внимание будет уделено высоте осциллограммы. Поэтому перед началом наблюдения следует настроить экран более удобно для измерения.

Затем переводим аппарат в режим DC. Присоединяем щупы к цепи и наблюдаем результат. На дисплее аппарата появится прямая линия, значение которой будет соответствовать напряжению электрического сигнала.

Измерение частоты

Прежде чем, понять, как измерить частоту электрического сигнала, следует узнать, что такое период, так как эти два понятия взаимосвязаны. Один период – это наименьший промежуток времени, через который амплитуда начинает повторяться.

Увидеть период на осциллографе легче при помощи горизонтальной оси координат времени. Нужно лишь заметить, через какой промежуток времени линейный график начинает повторять свой рисунок. Началом периода лучше считать точки соприкосновения с горизонтальной осью, а концом повторения этой же координаты.

Чтобы удобнее измерить период сигнала, скорость развёртки уменьшают. В таком случае погрешность измерения не так высока.

Частота — это значение обратно пропорционально анализируемому периоду. То есть, чтобы измерить значение, нужно одну секунду времени поделить на количество периодов, происходящих за этот промежуток. Полученная частота измеряется в Герцах, стандарт для России — 50 Гц.

Измерение сдвига фаз

Сдвигом фазы считают — взаимное расположение двух колебательных процессов во времени. Параметр измеряется в долях периода сигнала, чтобы независимо от характера периода и частоты, одинаковые сдвиги фаз имели общее значение.

Первое что необходимо сделать перед измерением: выяснить какой из сигналов отстаёт от другого и затем определить значение знака параметра. Если ток идёт впереди, то параметр сдвига угла отрицательный. В случае, когда напряжение опережает — знак значения положительный.

Чтобы вычислить градус сдвига фаз следует:

  1. Умножить 360 градусов на число клеток сетки между началами периодов.
  2. Разделить полученный результат на число делений, занимаемых одним периодом сигнала.
  3. Подобрать отрицательный или положительный знак.

Измерять сдвиг фазы в аналоговом осциллографе неудобно, потому что выводящиеся на экраны графики имеют одинаковый цвет и масштаб. Для наблюдений такого рода используют либо цифровое устройство, либо двухканальные аппараты, чтобы разместить разные амплитуды на отдельный канал.

Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I

  1. Краткая история
  2. Общий принцип работы
  3. Какие бывают осциллографы
  4. Основные характеристики

К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)

Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой — обязательно купи.

Краткая история

История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И. Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.

Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!

Общий принцип работы


Надо сказать, что сейчас существует огромное количество разных осциллографов. Но для нас важен общий принцип работы, который заключается в том, что прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на экран. Да, именно для этого и нужен осциллограф, и всё. Но это настолько важно для физиков и инженеров, что словами передать сложно. Важность этого прибора сравнима с открытием закона всемирного тяготения.

На картинке выше приведена типичная панель управления осциллографа. Куча всяки регуляторов, кнопочек, разъемов и экран. Ужас, как во всём это разобраться? Да легко. Поехали.

Никто не обидится, если я скажу, что у осциллографа два главных органа управления. Над ними обычно написано «Развертка» или «Длительность», «В/дел». Разберемся!

Сначала про «В/дел». На вход прибора ты можешь подавать сингал разной амплитуды. Захотел подал синусоиду с амплитудой в 1В, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на картинке сверху, экран прибора обычно разделен на клеточки. Да, это та самая всем привычная декартова система координат. Так вот  «В/дел» позволяет изменять масштаб по оси Y. Другими словами можно менять размер клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1В и подать синусоиду амплитудо в 0.2В, тогда вся синусоида займёт на экране 4 клетки. 

А при исследовании сигнала в реальной схеме амплитуда сигнала может быть такой, что весь сигнал не сможетпоместиться на экране прибора. Вот тогда ты и будешь крутить ручку регулировки «В/дел», устанавливая необходимый масшатб оси Y таким, чтобы увидеть весь сигнал. 

Теперь про «Длительность». Большую часть истории развития электронных осциллографов они были аналоговыми. В качестве экрана использовались ЭЛТ (электронно-лучевые трубки). Те самые, что уже и в телевизорах трудно встретить. Кому интересно, посмотрите видео ниже. Оно прекрасно объясняет принцип рисования исследуемого сигнала на экране ЭЛТ-осциллографа. Либо читаем дальше, если лень смотреть, — я расскажу о самом главном. 

Итак, ручка «длительность» («разёртка») нужна для того, чтобы задать с какой скоростью будет бегать луч на экране прибор слева на право.

 (Ты думал, что там рисуется линия целиком? Нет, это в современных цифровых приборах так, но оних позже) Для чего это нужно? Да собственно на этом и строится работа осциллографа. Луч бегает слева-направо, а подаваемый на вход сигнал просто отклоняет его вверх или вниз. В итоге ты и видишь на экране прибора красивую картинку синусоиды или какого-нибудь шума. 

Ладно, зачем это нужно теперь понятно. Остался вопрос зачем менять скорость перемещения или, другими словами, частоту пробегания луча по экрану (частоту развертки)? 

Может ты замечал сам или видел на каком-нибудь шоу или концерте такой эффект, что когда в темноте вспихивал яркий свет на долю секунды, тогда казалось, что все движение прекратилось, мир замер? Поздравляю ты подметил стробоскопический эффект. Есть даже такое устройство — стробоскоп. Стробоскоп позволяет разглядывать быстродвижущиеся предметы. В осциллографе тоже самое, он по сути представляет собой «электронный» стробоскоп! Только с помощью изменения частоты развертки мы добиваемся замирания картинки на экране прибора. И если частота развертки будет близка или совпадать с частотой сигнала, то на экране ты увидишь статичную картинку, которая словно нарисована на бумаге.

А иначе будет казаться, что синусоида куда-то бежит. Я не буду рассказывать как это достигается. Главное понять принцип, а детали конкретной реализации уже не столь важны. Все остальные функции осциллографа уже являются дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование сигналов. И если каких-то из них нет в твоём приборе, то можно жить спокойно. 

Какие бывают осциллографы

Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они представляют самую многочисленную группу. Обладают множеством полезных дополнительных функций, маленьким размером, весом и приличной стоимостью.

На момент написания этих строк, средняя цена за цифровой прибор будет от 15 тысяч за самую корявую модель. Более-менее нормльный прибор можно купить от 25 000. В то время как старый советский прибор с серьезными характеристиками, многократно превосходящими среднюю цифровую модель, можно найти за 3-6 тысяч, но вес, размеры и некоторые другие характеристики могут подойти не каждому =)

Основные характеристики

У осциллографов есть много характеристик. Обо всех радиолюбителю знать бесполезно. Разве что радиолюбитель решил стать профессионалом =) Но есть такие, о которых следует быть в курсе и понимать что они означают.

  • Полоса пропускания или параметры переходной характерис­тики
  • Время нарастания переходной характеристики τн
  • Чувствительность
  • Параметры входов
  • Размер экрана, габариты
  • Минимальная частота развертки
  • Минимальное коэф. В/дел

Что дальше

Заголовок этой записи начинается с фразы «Как пользоваться», однако получилось длинней, чем планировалось и поэтому практические приёмы я решил вынести во вторую часть

И на последок ещё одна крутая картинка, найденная на просторах сети и иллюстрирующая работу осциллографа:


Осциллограф на автосервисе. Что это и для чего используется

Применение электроники в автомобиле требует наличия электроизмерительных приборов и в автосервисах. А предоставляемые ими удобства в работе таковы, что традиционные механические, пневматические и гидравлические тестовые методики постепенно вытесняются из практики. Хорошим примером является появление цифрового многоканального осциллографа в качестве ядра такого диагностического стенда, как мотор-тестер.

Что такое осциллограф

Основными параметрами электрического сигнала, неважно, силовой он или измерительный, являются ток и напряжение. Но эти физические величины человеком не воспринимаются, нужен измерительный прибор, преобразующий их значения в наглядный вид. Кроме того, должно проводиться косвенное сравнение с эталоном, то есть метрологическая процедура.


Эти функции выполняются вольтметром или амперметром, которые сейчас объединяются в составе мультиметра, способного измерять и некоторые другие параметры электрических цепей. Но подобные приборы не обладают наглядностью в наблюдении динамики процессов, происходящих к тому же с высокой скоростью. Вот тут и нужен осциллограф.


Данный прибор способен предоставлять информацию об однократных или циклически повторяющихся электрических процессах в графическом виде. По одной оси графика откладывается время, по другой – измеряемая величина. Скорость отслеживания в автомобильном варианте составляет единицы микросекунд у лучших приборов.


В настоящее время осциллографы в автомобильной диагностике выполняются в виде приставок к компьютеру. Принцип работы – цифровой. Это означает, что сигнал дискретизируется во времени аналого-цифровым преобразователем, после чего отсчёты, а их может быть порядка десяти миллионов в секунду, заносятся в память и выводятся на экран ноутбука.


Программное обеспечение прибора позволяет максимально помочь диагносту с сервисными функциями. Значения можно выводить в любой физической величине, по любой шкале, с автоматическим выбором и по нескольким каналам одновременно. А поскольку это всё же не просто прибор из практики радиоинженера, а составная часть мотор-тестера, то организуется и система автоматических тестов двигателя с формированием результатов и подсказок.


Какие узлы и системы подлежат проверке

Тестировать можно практически весь двигатель:

  • компрессия и нюансы изменения давления в цилиндрах, работа поршневых колец;
  • разрежение на впуске и противодавление на выпуске, состояние катализатора и клапанов;
  • параметры практической работы системы зажигания, свечей, катушек, высоковольтных проводов, драйверов, регуляторов опережения;
  • работа топливной аппаратуры, форсунок, насоса, регуляторов;
  • состояние газораспределения, сохранность фаз, просмотр анимации газообмена в цилиндрах;
  • работа дополнительных устройств повышения эффективности мотора – наддува, изменения фаз и высоты подъёма клапанов, геометрии трактов впуска и выпуска;
  • сигналы всех датчиков системы управления двигателем и реакция исполнительных механизмов;
  • проверка стартёра, генератора, аккумулятора.


По мере увеличения количества электронных систем в автомобилях растёт и роль осциллографа. Фактически диагност со временем превратится в инженера-электронщика, а представители этой профессии давно срослись с осциллографами, и без них работа просто невозможна.


Что представляет собой мотор-тестер и чем они отличаются

В практическом исполнении осциллографы могут быть разными по способностям, уровню сложности, естественно, и по цене. А в рамках мотор-тестера приборные комплексы различаются ещё и комплектацией. Например, могут присутствовать следующие образцы вспомогательного оборудования:

  • датчики давления в цилиндрах и разрежения во впускных трактах;
  • индуктивные и ёмкостные датчики бесконтактного считывания сигналов различного уровня и назначения;
  • универсальные щупы и делители;
  • синхронизирующие датчики;
  • приспособления для удобства работы с электропроводкой;
  • переходники и удлинители;
  • кабели связи;
  • различное программное обеспечение.


Наряду с такими параметрами оборудования, как амплитудный и частотный диапазоны исследуемых сигналов, частота дискретизации и апертурные способности, помехозащищённость и количество каналов, могут отличаться и возможности по обеспеченности сервисными программами. Они бывают подсказывающими, справочными и обучающими, предоставлять множество дополнительных удобств в работе, иногда понятных только опытным профессионалам, а иногда наоборот – бросающихся в глаза новичкам при первом использовании.


Например, самым сложным и технически продвинутым считается осциллограф Постоловского USB Autoscope IV в полном комплекте датчиков и прочего вспомогательного оборудования. Этот восьмиканальный прибор заслужил и международное признание. Прекрасные характеристики – частота дискретизации до 12,5 МГЦ, при разрядности АЦП до 16 бит. Профессиональный уровень, богатая комплектация.


Но вполне возможно использовать на любом уровне диагностики и приборы попроще, например профессиональный мотор-тестер DIAMAG 2 ничуть не хуже в практике работы, при этом значительно дешевле. Шесть каналов, возможность дифференциального включения по входу, наличие библиотеки тестов, частота дискретизации в 1 МГц вполне достаточна для всех реальных применений в работе диагноста.


Существуют и ещё более практичные приборы, удобные для проведения экспресс-диагностики без фанатизма в глубоком погружении к физическим основам отказов. Например, двухканальный АВТОАС-ЭКСПРЕСС 2М обойдётся ещё дешевле, при этом обязательно быстро себя окупит, поскольку располагает в комплекте всем, что непременно потребуется. Известно, что примерно 95% всех случаев обращения к диагносту не требует больших умственных усилий, сложного оборудования и больших затрат времени. Достаточно простой, но эффективный прибор быстро укажет на источник проблем, что даст отличный старт для предстоящего развития участка автомобильной диагностики.

Осциллограф цифровой двухканальный — Edustrong

Осциллограф предназначен для наблюдения формы и частоты периодических электрических сигналов при проведении различных демонстрационных опытов по курсу электродинамики средней школы (в качестве монитора используется телевизор с низкочастотным видеовходом или монитор со входом VGA).

Габаритные размеры в упаковке (дл.*шир.*выс.), см: 34*13,5*7. Вес, кг, не более 0,6.

Питание 12В через адаптер (от сети 220 В, 50 Гц)

Потребляемая мощность, Вт, не более 5

Масштабная сетка на экране 8х8 делений

Число входных каналов: 2

Диапазон частот входных сигналов:

на каждом канале, кГц 0…100

при включенной постоянной составляющей 10 Гц…500 кГц

Диапазон уровней входных сигналов 20 мВ/дел…1 В/дел (20, 50, 100, 200, 500 мВ и 1 В)

Диапазон горизонтальной развертки 10 мкс/дел…50 мс/дел (10, 20, 50, 100, 200, 500 мкс и 1, 2, 5, 10, 20, 50 мс)

Входной импеданс 1 мОм, 25 пФ

Режимы работы: одноканальные (А или Б) в режиме непрерывной развертки, двухканальные (А и Б одновременно) в режиме непрерывной развертки, (XY) в режиме развертки от внешнего источника (при отключенном генераторе развертки)

Режим синхронизации: внутренний от сигнала

Регулировка смещения осциллограмм по вертикали: раздельно по каждому каналу

Цифровое экранное меню установки масштаба входных уровней, развертки и режимов работы.

Комплектность: осциллограф – 1 шт., адаптер – 1 шт., кабель типа «тюльпан» для подключения к телевизору – 1 шт., кабель VGA для подключения к монитору – 1 шт., кабели для подключения исследуемого сигнала (1:1) – 2 шт., кабели для подключения исследуемого сигнала (1:10) – 2 шт., руководство по эксплуатации – 1 шт.

Осциллограф представляет собой аналого-цифровой преобразователь в виде приставки к телевизору или монитору, на входы которого через масштабирующие каскады поступают исследуемые сигналы, где преобразуются в поток цифровых кодов. Значения кодов пропорциональны мгновенному значению уровня сигнала. Поток цифровых кодов загружается в память цифрового сигнального процессора, в котором под управлением программы формируется полный видеосигнал, выдаваемый на видеовход телевизора или монитора. Видеосигнал состоит из изображения осциллограммы, масштабной сетки и меню режимов управления осциллографом. Цена деления масштабной сетки по вертикали зависит от коэффициентов передачи масштабирующих каскадов. Цена деления по горизонтали определяется частотой запуска аналого-цифрового преобразователя. Управление смещением лучей по вертикали осуществляется потенциометрами, изменяющими уровень постоянной составляющей на входах осциллографа.​

Основы осциллографических измерений — Technical Support Knowledge Center Open

Operational «How to» Guides

Summary

Электронные технологии проникают во все области нашей жизни. Миллионы и миллиарды людей ежедневно пользуются мобильными телефонами, телевизорами, компьютерами и другими электронными устройствами. По мере совершенствования электронных технологий увеличивается быстродействие этого оборудования. Сегодня в большинстве современных устройств используются высокоскоростные цифровые интерфейсы. Инженеры должны иметь возможность правильно проектировать и достоверно тестировать компоненты своих высокоскоростных цифровых устройств. Контрольно-измерительное оборудование, которое используется инженерами в процессе разработки и испытаний, должно быть пригодно для работы в условиях высоких частот и высоких скоростей передачи данных. И осциллограф является примером именно такого рода приборов.

Description

Осциллографы — это мощные инструменты, которые доказали свою полезность при проектировании и тестировании электронных устройств. Эти приборы крайне необходимы для оценки состояния системы, с их помощью становится возможным определить, какие из компонентов работают корректно, а какие являются источником ошибок. Кроме того, они помогают узнать, функционирует ли новый компонент так, как было спроектировано. Осциллографы намного более функциональны по сравнению с мультиметрами, потому что они позволяют вам увидеть, как на самом деле выглядят электронные сигналы.

 

Осциллографы используются в самых различных сферах — от автомобильной промышленности до университетских научно-исследовательских лабораторий и оборонной и аэрокосмической отраслей. Специалисты доверяют осциллографам, которые помогают им более эффективно выявлять неполадки устройств и создавать продукты с широкими функциональными возможностями.

 

Что такое осциллограф и для чего он нужен инженерам?

Основным назначением осциллографа является точное визуальное представление сигналов. По этой причине целостность сигнала является очень важной характеристикой. Понятие целостности сигнала относится к способности осциллографа воспроизводить форму сигнала так, чтобы он максимально точно отображал исходный сигнал. Осциллограф с низкой целостностью сигнала бесполезен, потому что бессмысленно выполнять измерения, если осциллограмма на экране осциллографа отличается по форме и характеристикам от реального сигнала. При этом, однако, важно помнить, что осциллограмма на экране прибора никогда не будет точным представлением реального сигнала вне зависимости от того, насколько хорош осциллограф. Это происходит потому, что при подключении осциллографа к схеме, сам осциллограф становится частью этой схемы. Другими словами, имеет место некоторое влияние нагрузки. Производители приборов стремятся свести к минимуму воздействие нагрузки, но оно, в той или иной степени, существует всегда.

Как выглядит осциллограф

 

В большинстве случаев современные цифровые осциллографы похожи на осциллограф, показанный на рисунке 1. Вместе с тем, на рынке представлены самые различные модели осциллографов, поэтому ваш прибор может выглядеть совсем иначе. Несмотря на это, есть некоторые характерные признаки, свойственные большей части такого рода приборов.

 

Передняя панель большинства осциллографов может быть разделена на несколько основных частей: входы каналов, дисплей, органы управления системой горизонтального отклонения, органы управления системой вертикального отклонения и органы управления системой синхронизации (запуска). Если ваш осциллограф работает под управлением операционной системы, отличной от Microsoft Windows, то он, скорее всего, будет иметь набор функциональных клавиш для управления меню на экране.

Рис. 1. Передняя панель осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 X

 

 

Сигналы подаются на осциллограф через входы каналов, которые являются разъемами для подключения пробников. Дисплей — это просто экран, на котором отображаются исследуемые сигналы. Блоки органов управления системами горизонтального и вертикального отклонения содержат регуляторы и клавиши, с помощью которых осуществляется настройка параметров горизонтальной (которая обычно представляет собой ось времени) и вертикальной (которая представляет напряжение) оси при отображении сигналов на экране дисплея. Органы управления системой запуска указывают осциллографу, при каких условиях он должен начинать захватывать данные.

 

Пример того, как выглядит задняя панель осциллографа, показан на рисунке 2. Как можно заметить, многие осциллографы имеют такие же возможности подключения, как и персональные компьютеры. Здесь и приводы CD-ROM, CD-RW и DVD-RW, и USB порты, и последовательные порты, а также разъемы для подключения внешнего монитора, мыши и клавиатуры.
 

Рис. 2. Задняя панель осциллографа Keysight серии Infiniium 9000
 

Назначение осциллографов

Осциллограф — это контрольно-измерительный прибор, который используется для отображения графика зависимости одной переменной от другой. Например, можно построить на дисплее график зависимости напряжения (ось Y) от времени (ось X). На рисунке 3 показан пример такого графика. Это может быть полезным, если вы хотите проверить какой-либо электронный компонент и определить, насколько корректно он функционирует. Если вы знаете, какая форма сигнала должна быть на выходе данного компонента, вы можете использовать осциллограф, чтобы удостовериться, что компонент на самом деле выдает правильный сигнал. Обратите внимание, что оси X и Y разбиты на деления и образуют сетку. Сетка позволяет проводить визуальные измерения параметров сигнала, хотя при использовании современных осциллографов большинство из этих измерений могут быть сделаны автоматически и более точно самим осциллографом.
 

Рис. 3. Изображение зависимости напряжения прямоугольного сигнала от времени на экране осциллографа


Возможности осциллографа не ограничиваются только построением графика зависимости напряжения от времени. Осциллограф имеет несколько входов, называемых каналами, и каждый из них способен работать независимо. Поэтому вы можете подключить канал 1 к одному устройству, а канал 2 — к другому. В этом случае осциллограф позволяет построить график зависимости напряжения, измеренного на канале 1, от напряжения, измеряемого на  канале 2. Такой режим называется режимом XY осциллографа. Этот режим полезен для графического представления вольт-амперных характеристик или построения фигур Лиссажу, по форме которых можно судить о разности фаз и отношении частот двух сигналов. На рисунке 4 показаны примеры фигур Лиссажу и значения разности фаз и отношения частот, которым они соответствуют.
 

Рис. 4. Фигуры Лиссажу
 

 

Типы осциллографов

Аналоговые осциллографы

Первые осциллографы были аналоговыми, в которых для отображения сигнала использовались электронно-лучевые трубки. Фотолюминесцентный люминофор, которым покрыт экран, светится при попадании на него электрона, и по мере того как загорается каждый последующий участок люминофора, вы можете видеть изображение сигнала. Система синхронизации (запуска) осциллографа необходима для того, чтобы изображение сигнала на экране выглядело стабильным. По окончании вывода на экран всей осциллограммы осциллограф ждет наступления следующего определенного события запуска (например, пересечения нарастающим фронтом сигнала заданного значения напряжения), а затем запускает развертку снова. Несинхронизированный запуск развертки бесполезен, потому что изображение сигнала на экране будет нестабильным (это верно также и для цифровых запоминающих осциллографов DSO и осциллографов смешанных сигналов MSO, о которых будет рассказано ниже).
 

Рис. 5. Пример аналогового осциллографа
 

Аналоговые осциллографы полезны, в первую очередь, потому, что свечение люминофора исчезает не мгновенно. Вы можете наблюдать несколько осциллограмм, которые накладываются друг на друга, что позволяет отслеживать глитчи и другие аномалии сигнала. Поскольку отображение сигнала происходит, когда электрон сталкивается с экраном, яркость отображаемой осциллограммы непосредственно связана с интенсивностью реального сигнала. Это позволяет рассматривать осциллограмму как трехмерный график (то есть, ось X — время, ось Y — напряжение, ось Z — интенсивность).

 

Недостаток аналоговых осциллографов состоит в том, что они не позволяют зафиксировать изображение на экране и хранить осциллограмму в течение длительного периода времени. Поскольку вещество люминофора быстро гаснет, часть сигнала может теряться. Кроме того, вы не можете выполнять автоматические измерения параметров сигнала. Вместо этого обычно приходится выполнять измерения с использованием сетки на дисплее. Аналоговые осциллографы могут отображать не все типы сигналов, так как существует верхний предел скорости вертикальной и горизонтальной развертки электронного луча. И хотя аналоговые осциллографы до сих пор используются многими инженерами, их не часто можно увидеть в продаже. Им на смену пришли более современные цифровые осциллографы.

 

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO — digital storage oscilloscopes)

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO или ЦЗО) были созданы для того, чтобы можно было компенсировать недостатки, присущие аналоговым осциллографам. В цифровом осциллографе подаваемый на вход сигнал оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На рисунке 6 показан пример архитектуры одного из цифровых осциллографов компании Keysight Technologies, Inc.
 

Рис. 6. Архитектура цифрового осциллографа


Аттенюатор предназначен для масштабирования сигнала. Усилитель вертикального отклонения обеспечивает дополнительное масштабирование сигнала перед его подачей на АЦП. Аналого-цифровой преобразователь производит выборку и оцифровку входного сигнала. Эти данные затем сохраняются в памяти прибора. Система синхронизации осуществляет поиск событий запуска, а блок временной развертки определяет длительность интервала времени, отображаемого на экране осциллографа. Микропроцессор выполняет заданную пользователем дополнительную пост-обработку, после чего сигнал, наконец, воспроизводится на экране осциллографа.

 

Наличие данных в цифровой форме позволяет осциллографу выполнить множество измерений различных параметров сигнала. Кроме того, сигналы могут храниться в памяти сколь угодно долго. Данные могут быть распечатаны или переданы на компьютер с помощью флеш-накопителя или диска DVD-RW, а также через интерфейсы LAN и USB. В настоящее время программное обеспечение позволяет управлять осциллографом с компьютера с использованием виртуальной передней панели.

 

Осциллографы смешанных сигналов (MSO)

В цифровых осциллографах входной сигнал является аналоговым, и аналого-цифровой преобразователь производит его оцифровку. Вместе с тем, по мере развития технологий цифровой электроники существенно возросла необходимость одновременного наблюдения аналоговых и цифровых сигналов. В результате производители осциллографов начали выпускать осциллографы смешанных сигналов, которые способны отображать и аналоговые, и цифровые сигналы, и осуществлять запуск по ним. Как правило, типовой осциллограф смешанных сигналов содержит два или четыре аналоговых и большее количество цифровых каналов (рис. 7).
 

 

 

Рис. 7. Входные разъемы на передней панели осциллографа смешанных сигналов: четыре аналоговых канала и восемь или шестнадцать цифровых каналов

 

Преимущество осциллографов смешанных сигналов состоит в том, что они позволяют осуществлять запуск по комбинации аналоговых и цифровых сигналов и отображать их в едином масштабе времени.

 

Органы управления на передней панели

Как правило, для управления осциллографом используются регуляторы и клавиши на передней панели. В дополнение к органам управления на передней панели многие современные высокопроизводительные осциллографы теперь оснащаются операционными системами, в результате чего они ведут себя как компьютеры. Вы можете подключить к осциллографу мышь и клавиатуру и использовать их для настройки органов управления с помощью выпадающих меню и кнопок на дисплее. Кроме того, некоторые осциллографы имеют сенсорные экраны, поэтому для доступа к меню вы можете использовать стилус или прикосновение пальцами.

 

Перед началом измерений…

Когда вы приступаете к работе с осциллографом, прежде всего проверьте, что используемый входной канал включен. Для установки осциллографа в исходное состояние по умолчанию нажмите клавишу [Default Setup] (Настройки по умолчанию), если она есть. Затем, при ее наличии, нажмите клавишу [Autoscale] (Автоматическое масштабирование). Это позволяет автоматически настроить вертикальный и горизонтальный масштаб, так, чтобы сигнал отображался на дисплее наилучшим образом. Эти настройки могут рассматриваться в качестве отправной точки, и в них затем можно вносить необходимые изменения. Если сигнал вдруг будет потерян, или возникнут проблемы с отображением сигнала, рекомендуется повторить эти шаги. Передние панели большинства осциллографов включают, по крайней мере, четыре основных блока: органы управления системами вертикального и горизонтального отклонения, органы управления системой запуска и органы управления входными каналами.

 

Органы управления системой вертикального отклонения

Органы управления системой вертикального отклонения осциллографа обычно объединяются в блок, который обозначен как «Vertical». Эти элементы позволяют настраивать параметры отображения сигнала по вертикальной оси дисплея. Так, например, среди них есть регуляторы, с помощью которых задается число вольт на деление (коэффициент отклонения) по оси Y сетки экрана. Вы можете растягивать осциллограмму по вертикали, уменьшая значение коэффициента отклонения, или, наоборот, сжимать ее, увеличивая эту величину. Кроме того, в блок «Vertical» входят органы управления положением (смещением) сигнала по вертикали. Эти регуляторы позволяют просто перемещать всю осциллограмму вверх или вниз по дисплею. На рисунке 7 показан блок органов управления системой вертикального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 Х.
 

Рис. 8. Блок органов управления системой вертикального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 X


Органы управления системой горизонтального отклонения

Органы управления системой горизонтального отклонения на передней панели осциллографа обычно объединяются в блок, который обозначен как «Horizontal». Эти органы управления обеспечивают настройку горизонтального масштаба осциллограммы. Один из элементов этого блока позволяет задавать масштаб по оси X — число секунд на деление (или коэффициент развертки). Уменьшая величину коэффициента развертки, вы можете уменьшить интервал времени, отображаемый на экране. Еще один регулятор этого блока предназначен для управления положением (смещением) осциллограммы по горизонтали. Он позволяет перемещать осциллограмму по экрану слева направо и наоборот точно в нужное положение. На рисунке 9 показан блок органов управления системой горизонтального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 Х.
 


Рис. 9. Блок органов управления системой горизонтального отклонения осциллографа  Keysight серии InfiniiVision 2000 X

Для чего нужен осциллограф в автомобильной диагностики

В мастерской электронщика и электрика если не обязательно, то, по крайней мере, крайне желательно наличие осциллографа. Его используют на ряду с простыми измерительными приборами: амперметром, вольтметром, омметром, в конце концов мультиметром. Из этой статьи вы узнаете об осциллографе — что это такое и для чего он нужен.

Осциллограф — что это?

Все, кто работает с электричеством, знают, что напряжение измеряют вольтметром, а ток амперметром. Но эти приборы показывают только то значение тока, которое есть в момент измерений. Даже при измерении переменных по значению и знаку величин вы получаете какое-то усредненное по определенным алгоритмам или законам значение.

Но с помощью вольтметра можно следить за тем, как измеряется величина, правда, с погрешностями. У стрелочных приборов они обусловлены конструктивными особенностями, а у цифровых также, но добавляются еще и частота дискретизации и другие программные проблемы.

Но как проследить за быстроизменяющимся сигналом, у которого величины изменяются за тысячные и миллионные доли секунды?

Такие измерения крайне важны во многих сферах:

Во всех областях электронике;

При изучении параметров электрооборудования;

В диагностике и настройки систем автомобиля и прочих.

Для этого используют осциллографы и осциллографические пробники. Осциллограф — это тот же вольтметр, только на экране которого показывается не значение напряжения сигнала, а его форма и поведение. Форма сигнала отображается с привязкой к шкале проградуированной в Вольтах (вертикально) и секундах (горизонтально) — для подробного их изучения.

На картинке ниже вы видите примеры изображений на экране осциллографа, красным выделено сколько микросекунд в одном квадратике по горизонтали, а зеленым – сколько вольт по вертикали. Иными словами цена деления на изображении – 1В/дел и 10 мкс/дел.

Сразу стоит отметить, что, в основном, с помощью осциллографов изучают сигнал, который периодически повторяется. Сигналы изменяющиеся произвольным образом изучают с помощью осциллографа с функцией самописца.

Такой функцией обладают преимущественно цифровые осциллографы, но не все цифровые осциллографы умеют записывать осциллограммы в память. На фото ниже изображен аналоговый с электроннолучевой трубкой – он для таких задач не подходит.

Чтобы разобраться каким образом сигнал, который измеряется с периодом в доли секунды замирает на экране можно привести простой пример — стробоскоп. Если любой подвижный предмет периодически освещать коротковременными вспышками света, то в результате вы будете видеть конкретные его положения, как на фотографиях.

При этом, если освещать таким образом вращающийся с определенной скоростью предмет, то при условии, что частота вспышек совпадет со скоростью его вращения — вы будете видеть неподвижный предмет или определенную часть вращающегося предмета обращенного к вам одной и той же стороной в момент вспышки. Если частота вспышек не будет совпадать со скоростью вращения предмета, то вы будете видеть последовательность отдельных его участков в произвольном порядке.

Я встречал и сравнение на примере поезда с бесконечным числом одинаковых вагонов:

Если вспышки буду идти с частотой, совпадающей с частотой смены вагонов перед вами, то вам будет казаться, что каждый раз вы видите один и тот же неподвижный вагон перед собой.

Таким же образом работает и осциллограф — он отображает один и тот же участок периодического сигнала, в результате вы можете изучить особенности его изменения.

В пределах этой статьи мы не будем вдаваться в блоки, из которых он состоит, режимы работы, синхронизации и прочего, давайте рассмотрим что можно сделать с помощью осциллографа.

Осциллограф в электронике

Первое что приходит в голову — это электроника. Вы не можете наглядно увидеть, открылся ли транзистор, и как часто он это делает. Кроме того, при проектировании современных быстродействующих устройств, важно знать не только о самом факте срабатывания полупроводниковых ключей, но и о формах фронтов нарастания и затухания тока и напряжения.

Благодаря этому вы можете узнать насколько правильно подобран режим работы транзистора или другого компонента и о корректности работы радиоэлектронного устройства в целом.

Итак, при проектировании электроники нужно использовать осциллограф для наладки готового изделия и подбора конечных номиналов компонентов, что повышает его надежность.

Осциллограф в ремонте

Ремонт электроники это процесс поиска вышедшей из строя детали, который без необходимого набора инструментов сводится к поочередной замене элементов и узлов до доведения прибора до работоспособности. Иначе говоря — ремонт методом тыка.

Отдельные элементы, например транзисторы, резисторы, индуктивности и конденсаторы зачастую вы можете проверить с помощью мультиметра или универсального транзистор-тестера. С микросхемами дело обстоит иначе.

При ремонте блоков питания вы можете наглядно проконтролировать работу ШИМ-контролера — сердца импульсных преобразователей. Больше нет способов с помощью которых вы можете достоверно убедится в его исправности. Хотя в этом можно убедиться по косвенным признакам.

При ремонте устройств с микроконтроллерами можно проверить работу тактового генератора, наличие сигналов на всех пинах микроконтроллера.

При диагностике усилителей звука, можно увидеть в каком месте исчезает или искажается сигнал.

Ремонт автомобилей

Большинство неисправностей современных автомобилей типа: «не заводится», «провалы при разгоне», «плохо едет и глохнет», — связаны с проблемами в электрической части. Так как все двигателя, которые сейчас устанавливаются, инжекторные, если речь вести о газе или бензине, а если в двигатель работает на дизельном топливе, то у него наверняка стоят форсунки с электронным управлением. То же самое касается и системы зажигания.

Для функционирования систем впрыска и зажигания топлива, расчета моментов срабатывания форсунок и искрообразования, необходимо знать о положении коленчатого и распределительного валов двигателя. Поэтому автомобили оборудованы множеством датчиков.

Для диагностики всех этих систем используют как встроенные протоколы связи, считывают ошибки, так и мотортестеры — приборы которые могут и связываться с системой управления двигателя и работать в роли осциллографа.

Таким образом вы можете узнать о работе датчиков положения, проследить соответствие положения распределительного и коленчатого вала (фазы ГРМ).

С помощью специальных щупов — исправность работы системы зажигания, а по форме осциллограммы определить неисправность катушки, свечей, высоковольтных проводов и наличие импульса на катушки вообще.

Систему зарядки автомобиля можно проверить с помощью осциллографа. Так вы можете диагностировать неисправности диодного моста генератора, не снимая его с автомобиля.

Заключение

Осциллограф помогает увидеть форму сигнала и есть ли он вообще. Это важно и при разработке устройств и при их ремонте. Следует отметить, что можно обойтись и без него, но тогда вы потратите намного больше времени на диагностику прибора, а ремонт превратится в гадание на кофейной гуще.

Источник: electrik.info

В этой статье мы расскажем про осциллограф, зачем он нужен, его особенности и типы, а также как правильно с ним работать.

Итак, с помощью осциллографа можно диагностировать работу датчиков, форсунок и всей системы зажигания, не снимая всего этого с автомобиля. Мастера, искушённые в диагностике различных электрических систем автомобиля знают, какие возможности предоставляет тот или другой диагностический прибор.

Осциллограф в этом списке занимает одно из самых почётных мест. Он даёт возможность проследить весь процесс в динамике, поставить правильный диагноз и принять все необходимые меры для своевременного ремонта.

Типы приборов

В практике, в зависимости от поставленных задач, используются несколько типов осциллографических машин:

  1. Стробоскопы.
  2. Запоминающие осциллографы.
  3. Специальные.
  4. Скоростные.
  5. Универсальные.

Стробоскопы позволяют выделить на временной шкале осциллографа только те электрические импульсы от исследуемых узлов, которые интересуют в текущем отрезке времени.

В скоростных осциллографах используется принцип «бегущей волны». Широкополосный сигнал, «бегущий» синусоидой по монитору с большой скоростью, позволяет быстро оценить ситуацию в целом.

Задача специальных осциллографов – исследование высоковольтных импульсов. Применяются в основном для установки правильного момента зажигания и для анализа работы различных телевизионных систем.

У запоминающих или цифровых осциллографов, помимо основных диагностических свойств, отличительное достоинство– память. В комплект последних моделей включены устройства с вычислительными функциями. Это значительно расширяет возможности данных аппаратов.

Для автомобиля больше других подходит универсальный осциллограф. Его можно запитать от прикуривателя. Номинальное напряжении – 12В и 24В. Он экономичен и имеет малые габариты.

Технический потенциал

Универсальный осциллограф отображает гармонические, а также импульсные сигналы, передаваемые датчиками со всех электрических узлов. Он регистрирует и исследует:

  • группы импульсов,
  • фрагменты импульсной «волны»,
  • моментальные изменения.

На одной электронной развёртке можно получить изображение сразу двух импульсов.

Для диагностики автомобиля это открывает возможность сравнивать различные показатели, в том числе номинальные и существующие в данный момент.

Особенности

Перед началом работы с осциллографом следует обратить внимание на две его характеристики:

  • полярность входа и выхода;
  • входное сопротивление.

Большинство современных осциллографов снабжены дифференциальной развязкой питания. То есть для пользователя не имеет значения на «плюс» он попал или на «минус», подключая прибор к бортовой сети. Но в любом случае не лишним будет перестраховаться, и проверить полярность контактов.

Входное сопротивление осциллографов, выпускаемых в настоящее время, указывается в специальном описании. Обычно оно колеблется от 0,1 до 1 Мом. Этот диапазон адаптирован под автомобильную электрическую сеть.

Если конкретное сопротивление не указано, прибор следует включать в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Диагностика

Проверка автомобиля осциллографом, как и любым другим диагностическим прибором, начинается с подключения к электронному блоку управления (ЭБУ).

Однако, возможности конкретного ЭБУ могут быть уже поставленных задач. Вследствие этого часть работ (если не все) переносится на неподконтрольную сферу электрических узлов автомобиля. Так, например, можно выявить отклонения в газораспределительном механизме, подключив осциллограф к датчику расхода воздуха (он вне поля зрения ЭБУ).

Осциллограф для ремонта автомобиля воспроизводит на мониторе графическое отображение импульсов в виде колеблющейся синусоиды с любой из систем управления, установленной на двигателе.

Отчётливость изображения зависит от диапазона частот, на которые настроен прибор. Частоты подбираются в зависимости от того, связана диагностика с системой зажигания или нет. Если связана, то осциллограф следует настраивать на диапазон 0 – 40 кГц. Если нет – на диапазон 0 – 10 кГц.

То есть детальный анализ электронных систем требует более широкого диапазона частот. 40 кГц – это максимум, соответствующий собственным колебаниям наиболее ответственных узлов ДВС.

Как научиться

Освоить осциллограф – несложное дело. Оно займёт у вас какое-то время. Но не большее, чем освоение компьютера или просто смартфона. Достаточно прочитать инструкцию и просто поэкспериментировать на своём автомобиле.

Понадобятся и средства, чтобы приобрести этот прибор. Учитывая расходы на диагностику в специализированных автоцентрах, цена осциллографа вас едва ли смутит. Затраты окупаются быстро. К тому же и выбор на рынке в настоящее время богат.

Купить осциллограф для диагностики автомобиля легко в любом интернет-магазине.

Таким образом, у вас появится прекрасная возможность провести диагностику вашего авто своими руками.

Что выбрать

Какой осциллограф выбрать – решать вам самим. В конечном итоге всё зависит от задач, которые вы ставите перед собой.

В автосервисах обычно используют профессиональные автомобильные осциллографы. Они имеют в комплекте целый набор специальных датчиков, сориентированных на любые параметры электрической системы автомобиля:

  • наличие тока в сети,
  • высокое и низкое напряжение,
  • возникновение разряжения в цепи и т.д.

В самостоятельной практике вполне достаточно обычного осциллографа типа С1. С его помощью можно проверить в автомобиле все электрические цепи.

Единственные недостатки прибора – его габариты (348 х 200 х 502) и необходимость питающего напряжения 220В.

Портативные осциллографы типа Hantek лишены подобных недостатков. Они эффективны и наиболее удобны для диагностики автомобиля в пути. Но здесь высока и цена.

USB осциллограф DISCO 2

Комплект DISCO 2 состоит из:

  • щупы разборные с кучей элементов
  • линейка ёмкостная
  • линейка индуктивная

Комплект линеек. USB осциллограф DISCO 2 Щупы. USB осциллограф DISCO 2 Емкостной датчик. USB осциллограф DISCO 2

С помощью прибора за пару секунд, без снятия клапанной крышки и прочего можно точно определить верность установки фаз ГРМ. С его помощью можно также диагностировать работу датчиков, форсунок и всей системы зажигания, не снимая всего этого с автомобиля.

Заключение

Многие автолюбители, сталкиваясь с проблемами в электрике своего автомобиля, сразу спешат за советом к специалистам. Иногда без этого действительно не обойтись. Но как, например, поступить в дороге, когда единственный советчик – вы сами?

Диагностика по осциллографу – ваше единственное спасение. Этот прибор – надёжный помощник. Нужно помнить об этом и заранее быть наготове.

Андрей Гончаров Эксперт рубрики Ремонт двигателей

Источник: dek-auto.ru

Для чего нужен осциллограф в автомобильной диагностики

Осциллограф. С ним и без него

… этот форум (Легион-Автодата — http://forum.autodata.ru/index.php ), и некоторые другие форумы по профилю, меня многому научили. Раньше, когда только ставил сигналки (а это скучное занятие и оно мне не особо нравилось) , купил книгу «Диагностика и ремонт японских автомобилей» Кучер В.П (админ форума Легион-Автодата). С этого всё и началось. Это, наверное, и были мои первые шаги в профессию «автомобильный диагност»…О работе автодиагноста можно много рассказывать, но не буду растекаться, скажу пару слов об одном из направлений в этой работе —

Несколько примеров использования осциллографа

Обычный мотор Nissan QG15 с шаговым мотором и проблемой с холостыми оборотами. Причём, обучение проходит и всё вроде ничего, но после нескольких запусков обороты начинают чудить.

Подобные случаи вызывают очень большие трудности при диагностике: несколько лет назад (осцил уже имелся, но с ним было мало опыта работы), убил два дня на диагностику с перепаиванием совершенно исправной микрухи, отмыванием до блеска совершенно исправной заслонки, перестановкой её и ЭБУ с другого автомобиля, обвешиванием разъёма лампочками.

В итоге уже начал верить в чудеса: « Всё исправно, но не работает !», (вернее работает, но не так, как надо). Каким-то чудом неисправность была найдена — полусгнивший провод. И я был не первый, кто пытал эту машину, до меня другие авто-мастерские также мыли, чистили, паяли, переставляли… и всё без толку.

Сейчас есть осциллограф. Такие неисправности лучше решать при его помощи. Из-за врождённой лени никуда далеко не углубляюсь … -) и сразу подключаю осцилл, и вот оно — на одном канале сигнал оторван от земли на 2В.

Полусгнивший провод нашёлся быстро:

Автомобиль Nissan Cube – «не едет». Тоже, не вдаваясь в подробности, сразу вкручиваю датчик давления и по сигналу понимаю — выпуск стоит очень рано:

Кто занимался этим вопросом, тот знает, что для того, чтобы проверить метки на цепи, надо долго крутить коленвал, а тут определение неисправности заняло несколько минут.

Toyota Vits с ошибкой Р0500 (сигнал датчика скорости) и дёрганьем коробки. Спидометр работает всегда.

Делаем пробную поездку, скорость в дате сканера определяется, цепляю осцилл на вход датчика скорости в ЭБУ и видим такую картину.

Сигнал «оторван» от земли. Сигнал тут идёт стандартно для всех Тойот: от ABS в приборку, дальше в ЭБУ. Замеряем «массу» на приборке, вот он один вольт, думаю, после прогрева становилось ещё больше и ЭБУ переставал видеть такой сигнал. Далеко искать не пришлось, «масса» приборки прикручена к креплению магнитолы, которое отломилось и «масса» бралась с корпуса магнитолы.

А вот как должно быть и стало после ремонта:

Во многих случаях осциллограф увеличивает скорость диагностики и достоверность диагноза (сам я не любитель долгостроев, стараюсь делать максимально быстро).

Когда выбирал для себя осциллограф, то перечитал много форумов – нигде нет однозначного мнения. Ну, и я не буду советовать, каждый выбирает то, что ему надо для своих задач. Сейчас я работаю Мотодоком-3, при моих задачах он меня полностью устраивает. В принципе, работать можно любым, я думаю, главное понимать что нужно увидеть.

Мои запросы сейчас — четыре (а можно и больше) каналов, обязательно датчик давления, индуктивные датчики (который на провод надевается и для COP катушек), токовый датчик очень желательно (я сделал самодельный, резистор в разрыв провода, неудобство в том, что провод надо резать), токовая осциллограмма в некоторых случаях более информативна. и вроде всё. Хотя вполне можно обходиться приборами и попроще.

Парк обслуживаемых машин у нас, в основном «японцы», как право, так и леворукие, не очень старые. Проблем с ними практически не бывает, надёжность японских машин поражает, как бы не пытались наши сограждане их изломать. И все те примеры, которые я привёл в этой статье, это « неисправности, человеками созданные » (я, вообщем не против, ломайте). Европейские машины тоже обслуживаем, но их пока меньше, потихоньку народ пересаживается с правого руля.

Козлов Алексей Викторович

Ник на форуме «Легион-Автодата» alex22
т. 8 913 247 85 41
г. Барнаул
Автосервис «Пронто»
Ул. Цеховая 58Б
т. 8 913 247 85 41

Источник: autodata.ru

GAZ 31 105, Принцесса дороги. › Logbook › Диагностика своими руками. Часть VI. Осциллограф, просто о сложном.

После последней записи многие задали массу вопросов об осциллограмме и работе самого осциллографа.
И вот, порывшись в своих старых файлах, я нашёл простые Flash файлы в формате .exe, которые не требуют никакого дополнительного ПО и прочих манипуляций, включил и смотри.
Главный плюс — наглядная демонстрация. Всё понятно, просто, без лишней информации.
Так что прошу, всё скинул в один архив (.zip). Можете скачивать. Ну а ниже, я подробно опишу что находится внутри. Заголовок — имя файла. Потому найти всё просто.
— Архив с файлами —

Описание анализа вторичной цепи зажигания

Вот это самый главный, как модно сейчас говорить, MUST HAVE.
Крайне простое, краткое, но в то же время, исчерпывающее описание. Просто с помощью одного этого файла Вы сможете понять, что у Вас происходит с системой зажигания.

Трамблёрная система зажигания

По большей части — игрушка. Позволяет нам «испортить» узлы системы зажигания и увидеть, как это вмешательство отразится на графике. Отличительная особенность — трамблёрная система зажигания. Если в первом файле упор был на инжектора, то тут уже трамблёр.

Анализ вторичной цепи зажигания (Disco Express)

В принципе ничего нового, но полезно обладателям комплекса от Мотор-Мастер.

На этом описание работы системы зажигания завершено, но имеется ещё пара файлов и отдельная папка. Думаю они лишними не будут.

Описание о том, как можно проверить Датчик Положения Дроссельной Заслонки при помощи осциллографа. Как известно, ДПДЗ это простые дорожки, но рано или поздно они стираются. Как ни крути само авто не сможет корректно указать на проблему. Потому потребуется подключение напрямую и проверка самого ДПДЗ. Очень часто именно осциллограф помогает выявить в нём неисправность. В то время как аналогичные тесты с помощью диагностики адаптером и ПО, указывают на ровный график и отсутствие неполадок.

Внутри этой папки имеются файлы:
— Фазы норма
— Подсос воздуха во впускном коллекторе
— Распредвал установлен на 1 зуб раньше
— Выпускной распредвал установлен на 1 зуб позже
— Выпускной распредвал установлен на 2 зуба раньше

Как видно, тут описан анализ меток с помощью осциллографа. Этот материал сложнее. Требуется более дорогое оборудование, которое позволяет при подключении в ДПКВ, ДПРВ и с помощью дополнительных датчиков, входящих в комплект диагностических комплексов (датчик давления, кабели DIS-4 или DIS-8 и т.д.).
Материал скорее для ознакомления. Но указывает, что для проверки фаз не всегда требуется смотреть на метки. Современное оборудование помогает провести это просто и без лишнего вмешательства.

Надеюсь представленная информация была полезна.
Пишите, задавайте свои вопросы, на их основе я и буду выкладывать дальнейший материал по диагностике, чтобы он был максимально полезен.

Источник: www.drive2.com

Выбор осциллографа для диагностики авто

Опции темы
Поиск по теме

Выбор осциллографа для диагностики авто

Бюджет — около 200 долларов.
Назначение — диагностика X-Trail на любительском уровне. То есть деньги я этим зарабатывать не планирую.

Основные варианты:
5 Channel PC Computer USB Digital Storage Oscilloscope , 60$.

Pocket Digital-Oscilloscope ARM DSO203 Nano V2 / Quad, 180$
Привлекателен размерами и выводом на свой экран — удобно не таскать ноут.

Еще вариант купить простой ЮСБ осциллограф с датчиками в комплекте
DiSco Express, 120$.

Жду советов, особенно от людей с опытом диагностики Икса осциллографом:)

Последний раз редактировалось kaskas; 15.12.2011 в 15:16 .

Дело хорошее!:)
5 Channel PC Computer USB Digital Storage Oscilloscope + имеет 5 каналов, т.е. можно просматривать одновременно 5 сигналов.
Но для машины столь много не требуется, если только «парад зажигания» смотреть. Но на наших катушках сложновато это.
— чем больше каналов, тем больше задействовано оперативной памяти, как понимаю, снижается быстродействие.

Pocket Digital-Oscilloscope ARM DSO203 Nano V2 / Quad

Карманный осциллограф наверняка хорош тем, что компа не надо. Но лично меня смущает маленький экран, иногда требуется и амплитуду поточнее померить.
Несовсем понял его характеристики.

У меня DiSco 2. Там два канала, но этого вполне хватет, иногда требуется еще один канальчик, но можно обойтись.
Несомненный плюс — он заточен именно под диагностику. К нему идет простенькая, о удобная программка, которая выводит градусы коленвала на экран. Можно открытие-закрытие клапанов смотреть.
В комплекте идут датчики.
Емкостной датчик не надо брать, он на индивидуальных катушках не работает. Они слишком хорошо экранированы.
Есть еще датчик разряжения, метода работы с ним хорошо расписана, но ИМХО достаточно сомнительная, что касается разряжения во впуске.
Но вещь в целом полезная, можно выхлоп смотреть (пропуски воспламенения), пульсации картерных газов.
Хорошая штука датчик давления, тоже имеет смысл взять.
Кроме режима осциллографа в нем есть режим самописца (запоминает осциллку за длительный период) и логический анализатор (че это. я еще не понял:).

Вот сайт разработчиков DiSco 2. Правда, вложения в постах нельзя посмотреть без самого осциллографа, он как ключ доступа работает.
http://club.motor-master.ru/index.php?c=2

Главное в этом деле — софт. Если к осциллографу не прилагается специальный, заточенный под диагностику двигателей софт — грош цена такому осциллографу в плане автодиагностики.
У меня два Диско. И первая модель, и вторая. Вполне хватает для бытовой диагностики. Третий канал там есть, он цифровой, для внешней синхронизации. И в нашем авто им легко пользоваться, т.к. сигнал на катушки именно в цифровой форме и идет. Можно попытаться напрямую подать сигнал первого цилиндра на вход внешней синхронизации. Сделаю это, как только руки дойдут.
Парад цилиндров снимается одним каналом. Для этого просто нужен соответствующий датчик. Наши катушки зажигания лучше анализировать индуктивными датчиками, которые не сложно сделать самостоятельно. Для этого хорошо подходят миниатюрные релюшки, коих на радиорынке можно купить пригоршню по рублю.
Все совершенно реально, частично проверено уже лично.

Оба «Диско» покупал в виде голой платы, даже без корпуса. Все остальное, корпус, провода, датчики — далаю себе сам.
Но это только для затравки. В планах покупка более продвинутого осциллографа «MT Pro». С этим инструментом уже действительно можно делать много сложных дел.

Последний раз редактировалось vtral; 16.12.2011 в 11:58 .

У нас на проводе на первую катушку есть токовая петля, видимо для синхронизации. Видимо туда нужен какой-то индукционный датчик?

А эти катушки куда вешать?

Скорее тут нужен датчик на эффекте Холла, типа токоизмерительных клещей. Вообще крайне полезный прибамбас в автодиагностике. Хорошо бы такой датчик иметь. Можно купить готовый, т.к. изготовить его довольно сложно в домашних условиях.

Но, в целях внешней синхронизации по 1му цилиндру, достаточно гальванически завести сигнальный провод, управляющий катушкой зажигания первого цилиндра, на вход внешней синхронизации Диско. Стартовать синхронизацию по спаду этого импульса.

Нужно вешать на катушку зажигания, подбирая положение в пространстве, для наилучшего отображения сигнала. Уже сделал себе такие датчики. Самым сложным оказалось надежно и однообразно закрепить датчики на катушках, чтобы сигналы всех катушек снимались в соразмерном масштабе. Пока так и не решил вопрос такого крепления, просто руки не доходят. А так, датчики работают очень хорошо, работу катушки видно отлично, работу всех катушек одновременно, через один канал. 🙂

Как раньше говорилось, наилучшим образом подходит индукционный ДПКВ от ВАЗа. Закрепяляю его так:

Это я на даче из подручных материалов сколхозил, можно при желании и приличнее сделать. Важно зафиксировать датчик неподвижно относительно катушки (даже легкая вибрация движка мешает) и устанавливать строго в одно и то же место. Здесь базой является крпежный винт.
Сигнал очень мощный, может быть до нескольких десятков вольт, его рекомендуется глушить, уменьшая добротность датчика дополнительным сопротивлнием.

Этот датчик хорошо видит даже колебания тока в проводах АКБ при прокрутке стартером. Можно использовать для замера относительной компрессии. Не хуже токовых клещей получается.

Ага, принято, хорошее крепление, нужно развить идею до воплощения.
Сам датчик такой у меня тоже есть, покупал для экспериментов. Для катушек зажигания, уже не помню почему, применять его мне не понравилось. Для катушек применил мелкие релюшки. Кроме того, что работают они очень хорошо, они еще позволяют закрыть капот и наблюдать за работой катушек на ходу, в реальных режимах эксплуатации.
Сопротивления для уменьшения добротности да, обязательно, плюс еще развязывающие, для параллельной работы 4х датчиков на один канал.

Последний раз редактировалось kaskas; 18.12.2012 в 15:24 .

.
.
Парад цилиндров снимается одним каналом. Для этого просто нужен соответствующий датчик. Наши катушки зажигания лучше анализировать индуктивными датчиками, которые не сложно сделать самостоятельно. Для этого хорошо подходят миниатюрные релюшки, коих на радиорынке можно купить пригоршню по рублю.
Все совершенно реально, частично проверено уже лично.

Оба «Диско» покупал в виде голой платы, даже без корпуса. Все остальное, корпус, провода, датчики — далаю себе сам.
Но это только для затравки. В планах покупка более продвинутого осциллографа «MT Pro». С этим инструментом уже действительно можно делать много сложных дел.

Парад цилиндров снимается одним каналом. Для этого просто нужен соответствующий датчик. Наши катушки зажигания лучше анализировать индуктивными датчиками, которые не сложно сделать самостоятельно.

Все остальное, корпус, провода, датчики — далаю себе сам.

Будьте добры поподробней нельзя ли открыть как изготавливаются данные датчики и делается так же парад зажигания из одного датчика, если вопрос конденфициален большая просьба написать в личку.

В 9м сообщении фото датчика, чем не вариант?
Можно из релюх мелких делать. Подробности нужно искать на форумах автодиагностов, они там делятся друг с другом.

ТО есть получается последовательно нужно соединить четыре обмотки, предположим от реле и считать с них импульс, тогда вопрос а ведь искрообразование происходит в паре цилиндров одновременно и искра будет на двух свечах в двух цилиндрах..

Ну киньте тогда хотя бы ссылочку, если не хотите объяснять .

Статья на их форуме, скорее всего закрытая. Вот вырезка из той статьи:

Нужны 4-е индукционных датчика, включаются в параллель и к каждому в последовательно сопротивление 6 КОм.
Сильно сомневаюсь в целесообразности этого «парада» на индивидуальных катушках. Слишком много времени займет их настройка, проще устанавливать один датчик поочередно.
На машинах с ВВ проводами, где хорошо работают емкостные датчики-прищепки, очень даже неплохо будет.

PS На наших машинах при индивидуальном зажигании нет одновременного попарного срабатывания свечей.

Статья на их форуме, скорее всего закрытая. Вот вырезка из той статьи:
.
Нужны 4-е индукционных датчика, включаются в параллель и к каждому в последовательно сопротивление 6 КОм.
Сильно сомневаюсь в целесообразности этого «парада» на индивидуальных катушках. Слишком много времени займет их настройка, проще устанавливать один датчик поочередно.
На машинах с ВВ проводами, где хорошо работают емкостные датчики-прищепки, очень даже неплохо будет.

PS На наших машинах при индивидуальном зажигании нет одновременного попарного срабатывания свечей.

Спасибо Владислав за информацию, полностью согласен на счет настроек парада, лучше индивидуально по одной катушке зажигания проверять.
Просто сам принцип интересен, в индивидуальных катушках зажигания можно использовать обмотки так же и последовательно и каждый всплеск зажигания, будет считан определенной катушкой, конечно параллельная установка датчиков лучше, так как сигнал будет намного меньше искажен датчиками от соседних цилиндров, это все прекрасно для идивидуальных катушек зажигания.
А вот как быть с модулями зажигания, где сигнал гонится сразу по двум проводам ВВ, тут такой принцип считывания парада не сработает, и может даже придется сделать ключ и прицепиться к ДПКВ. Просто поймите меня правильно интересен сам механизм
устройства такого датчика..

Источник: forums.drom.ru

Что такое осциллограф? | Тектроникс

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, — это инструмент, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы изменяются во времени. Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, создающее электрический сигнал в ответ на физические раздражители, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, который преобразует звук в электрический сигнал.

Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как выбрать правильный.

История осциллографа

В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку, а вместе с ней и первый осциллограф, который спустя десятилетия был расширен компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, и он стал первым, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в производстве осциллографов.С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 году и первое программное решение для передачи осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. на протяжении всей истории. Вы можете посетить веб-сайт музея Tek, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.

Для чего нужен осциллограф?

Осциллографы часто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования.Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения задач измерения, чтобы проверить свои конструкции или убедиться, что датчик работает правильно.

Кто пользуется осциллографом?

Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы для наблюдения за изменением сигналов во времени. Автомобильный инженер может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн.Нет недостатка в приложениях для этого мощного инструмента.

Как работает осциллограф?

Существует три основных системы осциллографа: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его. На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.

Первый этап ослабляет или усиливает напряжение сигнала, чтобы оптимизировать амплитуду сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом.Затем сигнал поступает в блок сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для выборки напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы выборки, дает каждой выборке напряжения точную временную (горизонтальную) координату. Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, а его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных в качестве точки записи. Система триггера обнаруживает указанное пользователем условие в потоке входящего сигнала и применяет его в качестве эталона времени в записи осциллограммы.Отображается событие, отвечающее критериям запуска, а также данные сигнала, предшествующие или следующие за событием.

Сравнение осциллографа с цифровым мультиметром и вольтметра

Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи. Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как меняется напряжение во времени.Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и прибор.

Что измеряет осциллограф?

Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время отображается горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z. Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:

  • Значения времени и напряжения сигнала
  • Частота колебательного сигнала
  • «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
  • Частота, с которой возникает конкретная часть сигнала относительно других частей
  • Независимо от того, искажает ли неисправный компонент сигнал
  • Какая часть сигнала представляет собой постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
  • Шумовая часть сигнала
  • Изменяется ли шум со временем

Типы осциллографов

Существует два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.Аналоговый осциллограф захватывает и отображает форму волны напряжения в ее исходной форме, в то время как цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и стоят дороже, предлагают расширенные функциональные возможности и большую точность, чем более простые модели.

 

  • Цифровой запоминающий осциллограф (DSO). Это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для низкочастотных или однократных высокоскоростных многоканальных приложений.
  • Осциллограф с цифровым люминофором (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в режиме реального времени. DPO являются лучшим универсальным инструментом проектирования и устранения неполадок для широкого спектра приложений и часто используются для расширенного анализа, тестирования маски связи, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
  • Осциллограф смешанных сигналов (MSO): Тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения как аналоговых, так и цифровых сигналов. Это инструмент выбора для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
  • Осциллограф смешанных доменов (MDO): Эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы смешанных сигналов, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляя отладку ВЧ к аналоговым и цифровым возможностям.
  • Цифровой стробоскопический осциллограф. Для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума с получением данных со сверхнизким джиттером. Его полоса пропускания и высокоскоростная синхронизация в 10 раз выше, чем у других осциллографов для повторяющихся сигналов.

Узнайте больше о типах осциллографов и характеристиках каждого из них, чтобы найти подходящий осциллограф для вашего приложения.

Как выбрать лучший осциллограф

Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену.Точно так же, как скорость затвора, условия освещения и диафрагма камеры влияют на ее способность четко и точно захватывать изображение, характеристики осциллографа существенно влияют на его способность обеспечивать требуемую целостность сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут относиться к вашим приложениям, прочитайте наш подробный обзор того, как оценивать осциллограф.

Ресурсы осциллографа

Цифровые осциллографы

— ключевой инструмент, помогающий инженерам решать современные сложные измерительные задачи.Tektronix является мировым лидером в производстве осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых сложных приложений. Купите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.

Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наше руководство по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.

Что такое осциллограф? Почему он вам нужен?

Оперативные руководства

Резюме

Осциллографы показывают сердцебиение электронных устройств.Они дают нам все виды информации о том, правильно ли работает электронное устройство, позволяя нам проверить его жизненно важные функции.

Описание

Жизненно важными параметрами наших устройств могут быть напряжение или ток. И точно так же, как мы не хотим, чтобы наши сердца бились слишком быстро или слишком медленно, мы хотим, чтобы эти напряжения колебались с правильной скоростью или частотой. Все мы знаем, что шумы в сердце — это плохо. Что ж, мы также не хотим никаких сбоев в наших электрических сигналах, и осциллограф может помочь нам их найти.Такая информация о ваших электронных устройствах позволяет вам убедиться, что они работают должным образом. А если это не так, осциллографы помогут вам диагностировать проблему и устранить ее. Если вы инженер-электрик, скорее всего, вы могли бы использовать осциллограф ─ независимо от того, являетесь ли вы инженером-испытателем или студентом, или работаете в сфере производства, ремонта, исследований или разработок.

1000 Осциллографы серии X для различных измерений.

 

Основная операция осциллографа отображает зависимость напряжения от времени, при этом напряжение откладывается по вертикальной оси, а время — по горизонтальной оси.Это позволяет вам дважды проверить, что сигнал вашего устройства соответствует вашим ожиданиям, как по амплитуде, так и по частоте. А поскольку осциллографы обеспечивают визуальное представление сигнала, вы можете увидеть любые аномалии или искажения, которые могут возникнуть. Но прежде чем приступить к тестированию, вам нужно кое-что обдумать.

 

Осциллографы отображают напряжение по вертикальной оси и время по горизонтальной оси.

 

Осциллографы бывают разных видов.Вы хотите выбрать осциллограф с правильной полосой пропускания, целостностью сигнала, частотой дискретизации и входными каналами. Вы также хотите убедиться, что он совместим с любыми приложениями и датчиками, которые могут вам понадобиться. Вот список некоторых функций, которые следует проверить при выборе осциллографа:

 

  • Полоса пропускания — диапазон частот, который осциллограф может точно измерить. Полоса пропускания осциллографа обычно находится в диапазоне от 50 МГц до 100 ГГц.
  • Частота дискретизации  – количество выборок, которые осциллограф может регистрировать в секунду.Чем больше выборок в секунду, тем более четко и точно отображается форма сигнала.
  • Целостность сигнала — способность осциллографа точно отображать форму сигнала. Вам не нужен монитор сердечного ритма, который отображает неверную информацию. То же самое относится и к тестируемому устройству. Вы не хотели бы заявлять, что ваше устройство неисправно, и тратить недели, пытаясь найти основную причину, когда на самом деле проблемы нет.
  • Каналы  – Вход на осциллограф.Они могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно на осциллограф приходится от 2 до 4 аналоговых каналов.
  • Совместимость пробников  — пробник — это инструмент, используемый для подключения осциллографа к тестируемому устройству. Существует большое разнообразие пассивных и активных пробников, каждый из которых предназначен для конкретных случаев использования. Вам нужен осциллограф, совместимый с типом пробника, который вам нужен для конкретных тестов.
  • Приложения  – Программное обеспечение для анализа сигналов, декодирования протоколов и проверки на соответствие может значительно сократить время, необходимое для выявления и фиксации ошибок в ваших проектах.Программное обеспечение для анализа может помочь вам найти и оценить джиттер, выполнить преобразование Фурье, создать глазковые диаграммы и даже идентифицировать и количественно оценить перекрестные помехи. Программное обеспечение для декодирования протоколов может идентифицировать цифровые пакеты информации, запускаться при различных состояниях пакетов и выявлять ошибки протокола. Не все осциллографы совместимы со всеми приложениями.

 

Теперь, когда вы вооружены жаргоном, вы готовы к работе. Для самого базового тестирования требуется только осциллограф с полосой пропускания от 50 до 200 МГц, пассивный пробник, достаточная частота дискретизации, целостность сигнала и входные каналы.


Вооружившись этими основами, вы можете выборочно проверить свои печатные платы (PCB), чтобы найти неисправные детали, зашумленные линии питания, короткие замыкания и входы/выходы (входы и выходы), которые не работают; погружайтесь в различные режимы триггера для поиска ошибок, сбоев и ошибок синхронизации; и захватывайте сигналы и данные, чтобы подтвердить качество ваших проектов. Некоторые базовые осциллографы даже обеспечивают анализ Боде или анализ частотной и фазовой характеристик. И это только начало.

 

Анализ частотной характеристики, выполненный на осциллографе InfiniiVision.

 

Осциллографы

— это универсальные и широко используемые приборы. Автомеханики используют осциллографы для диагностики электрических проблем в автомобилях. Университетские лаборатории используют осциллографы для обучения студентов электронике. Исследовательские группы по всему миру имеют в своем распоряжении осциллографы. Производители сотовых телефонов используют осциллографы для проверки целостности своих сигналов. В военной и авиационной промышленности осциллографы используются для проверки систем радиолокационной связи. Инженеры-исследователи используют осциллографы для тестирования и разработки новых технологий.Осциллографы также используются для проверки соответствия протоколов USB и CAN, где выходной сигнал должен соответствовать определенным стандартам.

Принадлежности

— 6 Основ для получения максимальной отдачи от вашего осциллографа
— Руководство по применению основных принципов работы осциллографа

Что такое осциллограф? – Функции и руководство

Если вы знакомы с цепями поиска и устранения неисправностей, вы бы использовали мультиметр раньше. Но если вам требуется больше информации, чем может предоставить мультиметр, вам поможет осциллограф! Итак, сегодня мы рассмотрим основы осциллографа и способы его использования.

Прежде чем мы перейдем к основной теме сегодняшнего дня, давайте рассмотрим некоторые основные понятия, которые вам следует знать и которые помогут вам лучше понять осциллографы:

  • Напряжение: разница заряда между двумя точками.
  • Ток: Поток электрических зарядов.
  • Сопротивление: Мера сопротивления потоку тока.
  • Мультиметр: Электронный измерительный прибор «все в одном», который сочетает в себе несколько измерительных функций.

Если вам нужно подвести итоги и вернуться к этим концепциям, загляните в эти блоги! :


С учетом сказанного давайте посмотрим, о чем сегодня пойдет речь:

  • Обзор осциллографа
  • Рекомендации по использованию осциллографа
  • Учебное пособие по осциллографу

Обзор осциллографа

Что такое осциллограф?

Осциллограф — это оборудование для проверки электроники, которое графически отображает изменения напряжения сигнала и облегчает обнаружение любых проблем, возникающих в электронной цепи.

Инженеры используют осциллографы для изучения процесса изменения различных электрических явлений в лабораторных работах. Его можно использовать для захвата, обработки, отображения и анализа формы волны и ширины полосы электронных сигналов.

Как работает осциллограф?

Функция осциллографа заключается в простом отображении сигналов. Как видно из изображения, по оси X отображается время работы в нормальном режиме, а по оси Y – амплитуда.По форме сигнала можно проанализировать работу схемы, что позволит выявить проблему и быстро устранить неисправность в цепи.

Внешний вид осциллографа

  • Дисплей : Где будут отображаться осциллограммы.
  • Разъемы : Это входы для отображаемых каналов. Большинство современных осциллографов являются двухканальными и могут одновременно отображать два сигнала.
  • Элементы управления
    • Усиление по вертикали/Чувствительность входного сигнала: Откалибровано в В/см, деление по вертикали на шкале соответствует заданному количеству вольт.
    • Временная развертка: откалибрована в мс/см, изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали на осциллографе.
    • Триггер: позволяет запускать временную развертку осциллографа, чтобы на дисплее было получено неподвижное или стабильное изображение.

Типы осциллографов

Существует два основных типа осциллографов: аналоговые и цифровые. Хотя есть и другие категории цифровых осциллографов.

Аналоговый осциллограф

Изобретение и популяризация первого типа осциллографов.В осциллографах этого типа используется электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) для отображения формы волны и изображения, поэтому они также известны как электронно-лучевые осциллографы. Хотя они не могут обеспечить такую ​​же функциональность, как цифровые осциллографы, они все же достаточно хороши, чтобы их можно было использовать в лабораторных и общих тестовых приложениях.

Цифровой осциллограф

Довольно распространенные в настоящее время, они в основном работают так же, как аналоговые осциллографы, но с отображением сигналов на ЖК-дисплее и предоставляют еще больше функций и возможностей.Это усовершенствование также позволило цифровому осциллографу найти применение в приложениях проектирования ВЧ наряду с общим проектированием электронных схем и тестовыми приложениями.

Существуют также следующие подкатегории цифровых осциллографов:

  • Цифровой стробоскопический осциллограф : Используется для захвата чрезвычайно высокочастотных сигналов, особенно повторяющихся сигналов и частот, превышающих частоту дискретизации осциллографа.
  • Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): имеет память для хранения сигналов и их отображения в течение определенного периода времени.
  • Осциллографы с цифровым люминофором (DPO): он использует архитектуру параллельной обработки, которая позволяет захватывать и отображать сигналы.
  • Осциллографы смешанных сигналов (MSO): По сути, это осциллограф и логический анализатор в одном устройстве, он имеет несколько входных каналов аналогового осциллографа для просмотра форм сигналов и ряд каналов логического анализа для просмотра цифрового состояния различных каналов.

Рекомендации по осциллографу

Посмотрев на предысторию осциллографов, я уверен, вы хотели бы знать, где взять один из них! В Seeed мы предлагаем несколько осциллографов, которые точно вам понравятся.

MiniDSO DS213 Nano, 4 канала, 100 Мвыб./с (179,00 долл. США)

DS213 — это компактный портативный цифровой запоминающий осциллограф, который позволяет сохранять, отображать и распечатывать сигналы! Он также оснащен встроенным USB-накопителем емкостью 8 МБ, и вы можете обновить прошивку системы.

Характеристики :

  • Миниатюрный и портативный
  • Встроенный USB-накопитель 8 МБ
  • Цветной дисплей
  • Возможность сохранения осциллограмм и обновления микропрограммы системы
  • 5-дорожечный-4-канальный
  • Четыре раздела приложений для загрузки и обновления до четырех различных приложений прошивка

Если вас интересует более дешевая альтернатива, но похожая на DS213, ознакомьтесь с нашим DSO Nano v3 ($89.00)!

DSCope U3P100, двухканальный, дискретизация 1 Гвыб/с, полоса пропускания 100 МГц, USB3.0 — портативный осциллограф (299,00 долл. США)

Наш цифровой осциллограф DScope U3P100 — это сверхпортативный двухканальный цифровой осциллограф с интерфейсом USB, оснащенный мощным процессором сигналов на основе FPGA, который способен предоставить вам высокопроизводительный осциллограф. Кроме того, программное обеспечение DSView может эффективно обрабатывать сигналы и отображать сигналы с частотой обновления в реальном времени.

Характеристики :

  • 2 аналоговых канала
  • USB 3.0 Интерфейс
  • Полоса пропускания 100 МГц
  • Частота дискретизации до 1 Гвыб./с

    Наконец-то мы добрались до той части, которую вы ждете, как использовать и читать осциллограф! Но прежде чем мы сможем показать вам, как именно вы должны это сделать, давайте посмотрим на другие элементы управления, помимо тех, которые мы упоминали ранее:

    .
    • Усиление по вертикали : Изменяет усиление усилителя, который управляет размером сигнала по вертикальной оси.Обычно он устанавливается таким образом, чтобы форма волны как можно лучше заполняла вертикальную плоскость.
    • Вертикальное положение : Управляет положением кривой при отсутствии сигнала. Обратите внимание, что он должен быть установлен в удобное положение, чтобы избежать ошибок измерения времени.
    • База времени : Устанавливает скорость, с которой сканируется экран, калибруется с точки зрения определенного времени для каждого калибровочного сантиметра на экране.
    • Триггер : Устанавливает точку, с которой начинается сканирование осциллограммы.
    • Задержка триггера : Связана с элементом управления триггером, в основном задерживает триггер после завершения предыдущего сканирования, чтобы предотвратить слишком раннее сканирование.
    • Искатель луча : Хотя не все осциллографы имеют этот элемент управления, он позволяет найти луч и отрегулировать его так, чтобы он находился в центре экрана.

    Теперь, когда мы разобрались с элементами управления, пользоваться осциллографом будет проще простого! Вот основные шаги, которые необходимо выполнить для работы с осциллографом:

      Шаг 1. Включите осциллограф  

    Само собой разумеется, что вам нужно будет нажать кнопку питания, чтобы запустить осциллограф.Вы также должны дать ему некоторое время, чтобы разогреться, прежде чем вы сможете увидеть дисплей.

      Шаг 2. Настройка осциллографа  

    Когда ваш осциллограф будет готов, подключите все соединения. Затем найдите регулятор трассировки, установите регулятор усиления и скорость временной развертки.

      Шаг 3: подключение к осциллирующему сигналу  

    Если установка прошла успешно, должен быть подан сигнал, и вы сможете увидеть изображение на дисплее.

      Шаг 4. Установите триггер  

    Вы должны иметь возможность управлять триггером, независимо от того, срабатывает ли он по отрицательному или положительному фронту.Также обратите внимание, что вы должны настроить его в соответствии с требуемым изображением.

     Шаг 5. Начните измерение 

    Когда вы дойдете до 4-го шага, вы сможете начать свои измерения!

    Приведенные выше инструкции являются основными шагами, которые позволят вам использовать осциллограф. Но если вы предпочитаете более подробный учебник, я предлагаю вам проверить это:

    Использование осциллографа (учебник по работе с осциллографом)

    Если вы предпочитаете наглядные и подробные инструкции по использованию осциллографа, я предлагаю вам ознакомиться с этим! Как и в предыдущих основных инструкциях, в этом руководстве также используется цифровой осциллограф.


    Резюме

    И все на осциллографах! Надеюсь, что теперь вы лучше разбираетесь в осциллографах. Мы коснулись основ, некоторых рекомендаций, а также инструкций, как им пользоваться! Если вас интересуют статьи как таковые, нажмите на ссылки внизу.

    Рекомендуемая литература

    Продолжить чтение

    10 причин, по которым каждому любителю нужен осциллограф

    На свое 18-летие я наконец-то получил один из инструментов, в котором я так нуждался больше всего во многих моих проектах: осциллограф.Я даже не могу сказать вам, сколько раз я говорил: «Блин, было бы неплохо иметь осциллограф прямо сейчас». Дело даже не в том, что они непомерно дороги; Стоимость надежных и многофункциональных осциллографов значительно снизилась за последние несколько лет. Теперь, когда он у меня есть, я перечислю, для чего я его использовал больше всего, чтобы заставить вас тоже совершить прыжок.

    Осциллограф должен быть в наборе каждого серьезного производителя.

    Моя модель

    Мне подарили Hantek DSO5072P.На мой взгляд, этот осциллограф является одним из лучших осциллографов начального уровня на рынке. У него есть все функции дорогого прицела, но цена действительно дешевого прицела — вы можете найти его на Amazon, нажав здесь. Однако я не буду обсуждать какие-либо особенности этого осциллографа. Все мои советы будут общими и применимы практически к любому осциллографу, представленному на рынке.

    Причина № 1: Это как мультиметр, но круче!

    Странный циклический шум, который я обнаружил в одном из своих источников питания…

    Конечно, основной функцией осциллографа является измерение электрических сигналов.Но это также чертовски полезно для измерения в основном постоянных уровней напряжения. Например, я использовал свой только сегодня, когда проверял выход разных уровней напряжения питания. Он также может делать то, что не может большинство мультиметров: обнаруживать небольшие колебания напряжения питания.

    Причина №2: Их можно использовать для отладки аналоговых выходов датчиков

    Аналоговый выход ИК-датчика расстояния перед вращающимся объектом

    У меня куча аналоговых датчиков расстояния.Некоторые из них настоящие, а некоторые — дешевые подделки. Прежде чем я включу один из… гм… более сомнительных датчиков… в схему, я сначала подключу их к моему осциллографу, чтобы измерить, ведет ли себя аналоговый выход должным образом.

    Причина № 3: они отлично подходят для обнаружения простых ошибок

    Пока я собирал светящуюся фишку для покера, у меня возникли некоторые проблемы с тем, чтобы один из демонстрационных эскизов правильно мигал огнями. Подключив его к моему осциллографу и измерив период вспышек, я смог определить, что где-то в коде я добавил лишний ноль.

    Причина №4: Осциллографы особенно эффективны при отладке ШИМ-сигналов Выходы PWM на ATtiny. Оказывается, одна из синхронизированных функций в моем скетче мешала широтно-импульсной модуляции на этом выводе. Я бы, наверное, никогда не понял, почему прямоугольная волна ШИМ не была постоянной, если бы не мой прицел.

    Причина №5: Вы можете использовать осциллографы для отладки шин связи

    Я сделал ремонт, заменил экран на одной из моих визиток на экран, и, к моему большому огорчению, все устройство перестало работать.Я не мог понять почему, пока не прощупал шину I2c дисплея на карте. Я ожидал увидеть контрольные прямоугольные волны с нечетными интервалами, которые указывают на то, что данные передаются, но на самом деле я обнаружил нечто совершенно иное: при повторной сборке экрана я случайно замкнул линию SDA на землю. Поскольку данные передаются путем понижения уровня линии SDA, это, очевидно, создавало проблемы. Исправление паяного соединения решило мою проблему.

    Причина № 6: они значительно упрощают сбор данных

    Прямоугольный сигнал и собранные данные импортируются в Numbers Флешка.Затем вы можете перенести файл CSV в программу для работы с электронными таблицами, такую ​​как Numbers или Excel, для дальнейшего анализа. Есть масса случаев, когда это было бы полезно, например, когда вы хотите получить точную формулу для тригонометрического сигнала.

    Причина № 7: это отличные обучающие инструменты

    Мало что можно узнать, глядя на точки в цепи с помощью мультиметра. Имея возможность видеть изменения в форме сигнала аналоговой схемы в реальном времени или наблюдать, как биты и байты передаются от одного устройства к другому в цифровой цепи, вы можете лучше понять, насколько сложны некоторые цепи действительно есть.Вы также можете покопаться в своем осциллографе, сняв заднюю панель, чтобы немного узнать об аналоговых/цифровых схемах.

    Причина № 8: КТО-ТО СДЕЛАЛ 3D-ОСЦИЛЛОСКОП ИСКУССТВА

    Хорошо, возможно, вы не сможете сделать это на прицелах с цифровыми экранами, но все же. Посмотрите, как это здорово:

    Причина № 9: Вы можете выполнять сложный математический анализ нескольких сигналов

    Вычитание двух одинаковых сигналов дает прямую линию

    Допустим, вы пытаетесь разработать схему звукового глушителя для определенной частоты звука.Вы можете подключить результат схемы глушилки к одному из каналов вашего прицела и подключить звуковую волну к другому каналу. Многие осциллографы позволяют добавлять одну волну к другой. Если вы получаете ровную линию, вы знаете, что ваша схема работает! Это только один пример; есть масса различных сценариев, в которых это было бы полезно.

    Причина №10: Они служат отличным фоном/реквизитом для фотографий

    У меня заканчиваются полезные сценарии (10 — это много), поэтому я решил добавить в этот пост несколько избыточный вариант использования.Вы действительно можете оживить фотографии своих проектов, включив осциллограф на расфокусированный фон — это добавит фотографии достоверности и сделает вас настоящим творцом! Выше моя крошечная фишка для покера с моим осциллографом на заднем плане. Также обратите внимание на домашнюю страницу Hackster.io. Похоже, у нас с фотографом одна и та же модель прицела!

    Вот и все! Чтобы увидеть больше моих проектов, пожалуйста, посетите www.AlexWulff.com и мою страницу профиля Hackster .Вы также можете проверить больше моего письма здесь . Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь, оставьте ответ ниже или напишите мне (контактная информация на моем сайте).

    Что такое осциллограф? — Определение и типы

    Монитор жизненно важных функций пациента

    Что такое осциллограф?

    Увидеть сердцебиение, а не просто услышать его, было особенно полезно для врача в отделении неотложной помощи.То, что он увидел на мониторе, было электрической активностью сердца в форме волны. Электрические сигналы, производимые сердцем, повторяются, поэтому врач знал, какой должна быть форма волны сигнала и как определить, что сердце не бьется должным образом.

    Электроды, прикрепленные к груди пациента, обнаружили напряжение в разных точках его груди. Затем монитор обрабатывал эти значения напряжения, а затем отображал изменения этих значений во времени.

    Аналогично, осциллограф — это инструмент, который помогает нам увидеть, как выглядит форма волны сигнала при изменении напряжения в течение определенного периода времени.

    Дисплей

    Осциллограф отображает график со значениями напряжения по оси Y и временем (в долях секунды) по оси X. Используя этот график, мы можем:

    • измерить высоты в разных точках сигнала; т. е. значения напряжения в разное время.
    • определить продолжительность одного цикла волны; т. е. период сигнала.
    • сравнить разницу в расстоянии, пройденном двумя сигналами, начавшимися в одной и той же точке; т. е. их разность фаз.
    Сигналы на экране дисплея осциллографа

    Системы управления

    Типичный осциллограф имеет четыре различные системы, помогающие ему функционировать:

    1. вертикальная система управляет положением и размером сигнала в вертикальном направлении. Это также помогает с обработкой входного сигнала.
    2. горизонтальная система управляет положением и размером сигнала в горизонтальном направлении.Это также помогает с захватом сигнала.
    3. Система триггера гарантирует, что начальная точка волновой картины правильно размещена на экране.
    4. система отображения включает в себя экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.
    Передняя панель осциллографа

    Типы

    Осциллографы бывают двух типов — аналоговые и цифровые.

    Аналоговый

    Аналоговый осциллограф является оригинальным типом. Он используется, когда на вход подается сигнал с бесконечным числом значений напряжения, которые постоянно меняются. Итак, аналоговый осциллограф используется для анализа сигналов, которые выдаются непрерывно, но с изменяющимися значениями. Примеры включают звуковые волны от аналоговых магнитофонов и проигрывателей.

    Аналоговый осциллограф использует электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для построения кривой сигнала на фосфорном экране.Когда возбужденные электроны ЭЛТ попадают на экран, излучается свет. Чем больше электронов сталкивается с экраном в определенной точке, тем выше интенсивность света в этой точке. Когда это происходит на экране, мы видим след формы волны.

    Цифровой

    Более новые цифровые осциллографы дискретизируют сигнал с высокой скоростью, используя аналого-цифровой преобразователь, который преобразует непрерывные аналоговые сигналы в дискретные сигналы.Эти сигналы представлены в двоичной форме и обрабатываются в цифровом виде до того, как кривая будет отображена на мониторе в цифровом виде.

    Цифровые осциллографы также имеют дополнительные функции, такие как возможности параллельной обработки сигналов, которые помогают ускорить процесс анализа и отображения сигналов.

    Цифровой запоминающий осциллограф

    Применение

    Осциллографы используются во многих отраслях промышленности:

    • Инженеры-электронщики используют осциллографы при проектировании электронных устройств и для определения уровня шума в сигнале.
    • Радиоастрономы используют осциллографы для измерения частоты звуковых сигналов; т. е. как часто сигнал повторяется в течение определенного промежутка времени.
    • Автомеханики и специалисты по ремонту электроники регулярно используют осциллографы, чтобы проверить наличие сигнала и определить причину проблемы.
    • Медицинский персонал использует осциллографы для мониторинга мозговой активности с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), мышечной активности с помощью электромиограммы (ЭМГ), в дополнение к мониторингу сердца с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).

    Краткий обзор урока

    Осциллографы — это инструменты, используемые для отображения сигналов, генерируемых электронными устройствами, в целях проектирования, тестирования и мониторинга.

    1. Вертикальная система управляет положением и размером сигнала в вертикальном направлении.
    2. горизонтальная система управляет положением и размером сигнала в горизонтальном направлении.
    3. Система триггера гарантирует, что начальная точка волновой картины правильно размещена на экране.
    4. система отображения включает в себя экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.

    Осциллографы используются во многих различных отраслях промышленности и в зависимости от их функции, включая больницы, исследования, проектирование и ремонт.

    Существует два основных типа осциллографов:

    • аналоговые осциллографы — используются для исследования непрерывных сигналов и используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) для построения кривой сигнала на фосфорном экране.
    • цифровые осциллографы — используют аналого-цифровые преобразователи для преобразования сигналов в двоичные данные, которые затем обрабатываются и отображаются на экране.

    Что такое осциллограф? Введение в аналоговые и цифровые осциллографы

    Осциллограф, вероятно, является наиболее часто используемым лабораторным оборудованием инженерами-электриками и электронщиками (помимо мультиметра). Но что такое осциллограф? Какие существуют типы осциллографов? Как работает осциллограф? Давайте попробуем разобраться во всем этом в этом вводном руководстве по осциллографу.

    Что такое осциллограф?

    Осциллограф — это электронный контрольно-измерительный прибор, который графически отображает электрические сигналы в виде графика X-Y. Здесь горизонтальная (X) представляет время, а вертикальная (Y) ось представляет величину напряжения. Итак, осциллограф, по сути, отображает график изменения напряжения электрического сигнала с течением времени. В результате более ранние осциллографы называются осциллографами.

    В то время как мультиметр также измеряет напряжение электрического сигнала, осциллограф выводит это измерение на новый уровень, визуально представляя сигнал с помощью формы волны.Построив такие формы сигналов, можно легко интерпретировать основные свойства сигнала, такие как амплитуда, частота, период, время нарастания и спада и т. д.

    Например, если вы проектируете источник питания на 12 В, мультиметр может только отображать, является ли выход вашего источника питания 12 В или нет. Осциллограф, с другой стороны, может отображать форму волны выходной мощности, где вы можете анализировать шум, пульсации, частоту переключения и т. д. и вносить любые улучшения или исправления.

    Краткая история осциллографа

    Вы помните ЭЛТ-телевизоры? Эти громоздкие и тяжелые телевизоры имеют электронно-лучевую трубку, отвечающую за вывод изображения на экран.Фактически, Фердинанд Браун в 1897 году разработал первый осциллограф, экспериментируя с электронно-лучевыми трубками. В 1899 году Джонатан Зеннек разработал первую осциллограмму, добавив пластины, формирующие луч, и применив линейное горизонтальное магнитное поле отклонения.

    Все эти эксперименты в основном привели к созданию полезных для лаборатории устройств, но ситуация изменилась в 1931 году, когда д-р В. К. Зворыкин опубликовал статью об ЭЛТ, в которой были решены проблемы горячего катода и вакуума. В конечном итоге это привело к тому, что General Radio выпустила первый портативный осциллограф на основе ЭЛТ.

    Забавный факт: поскольку оригинальный осциллограф был разработан с использованием технологии электронно-лучевой трубки, более ранние осциллографы назывались электронно-лучевыми осциллографами или сокращенно CRO. Термин «CRO» стал популярным отраслевым термином, и даже сегодня многие старшие инженеры используют CRO как синоним осциллографа, хотя большинство современных осциллографов являются цифровыми с ЖК-дисплеями.

    Развитие полупроводниковых технологий (процессоры, память и преобразователи данных), технологии ЖК-дисплеев, а также растущая стоимость ЭЛТ заставили инженеров заняться цифровыми осциллографами.Большинство современных осциллографов называются цифровыми запоминающими осциллографами (DSO), поскольку они захватывают и сохраняют кривую для повторного исследования.

    Типы осциллографов

    В основном осциллографы бывают двух типов.

    Эта классификация стала важной только после разработки цифровых запоминающих осциллографов в 1990-х годах.

    Что такое аналоговый осциллограф?

    Ранее CRO были аналоговыми осциллографами. Они очень просты, поскольку нет необходимости в какой-либо обработке сигналов, а электрические сигналы отображаются в виде формы волны, как при использовании усилителей с высоким коэффициентом усиления.

    Простой CRO состоит из ЭЛТ (электронно-лучевой трубки), вертикального и горизонтального усилителей, блока запуска, базы времени (генератора развертки) и источника питания.

    Что такое цифровой осциллограф?

    Основное различие между аналоговыми и цифровыми осциллографами заключается в том, что в цифровых осциллографах аналоговый сигнал захватывается и преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя.

    Преимущество использования цифровых осциллографов заключается в том, что вы можете легко сохранять цифровые данные в цифровой памяти.Это главная особенность цифровых запоминающих осциллографов или DSO, когда часть трассы захватывается и может быть проанализирована позже.

    До использования ЖК-дисплеев цифровые осциллографы все еще использовали ЭЛТ для отображения сигнала. Для таких осциллографов требуется цифро-аналоговый преобразователь для обратного преобразования цифровых сигналов в аналоговые и отображения их на ЭЛТ. Но с ЖК-дисплеями мы можем полностью избежать этого шага, поскольку цифровые сигналы могут отображаться непосредственно на ЖК-дисплее (с некоторым преобразованием).

    Цифровые осциллографы далее подразделяются на:

    • Цифровые запоминающие осциллографы (DSO)
    • Осциллограф смешанных сигналов (MSO)
    • Цифровой люминофорный осциллограф (DPO)
    • Осциллограф смешанного домена (MDO)
    • Цифровой стробоскопический осциллограф

    Как работает осциллограф?

    Теперь, когда мы увидели, что такое осциллограф и два основных типа осциллографов, давайте попробуем понять, как работает осциллограф.Поскольку в целом существуют аналоговые и цифровые осциллографы, мы увидим, как работает каждый из них.

    Аналоговый осциллограф

    ЭЛТ является основной частью всех аналоговых осциллографов. Если мы сможем понять, как работает ЭЛТ, то мы сможем легко понять, как отображать сигнал на экране ЭЛТ. На следующем изображении показаны основные строительные блоки, необходимые для отображения сигнала на ЭЛТ.

    Вертикальная секция на приведенной выше блок-схеме отвечает за отправку основного изображения на вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ.Вертикальная часть усиливает или ослабляет входной сигнал. Горизонтальный участок отвечает за движение электронного луча слева направо. Секция триггера определяет, когда отображать сигнал на ЭЛТ.

    Система отображения

    На следующем изображении показана упрощенная система отображения аналогового осциллографа. Цепь оси Z на блок-схеме отвечает за управление яркостью электронного луча.

    Вертикальная система

    В своей базовой форме вертикальная система аналогового осциллографа состоит из аттенюатора, предварительного усилителя, линии задержки и главного усилителя.На следующем изображении показана блок-схема вертикальной системы осциллографа.

    Часть аттенюатора вертикальной системы ослабляет входной сигнал, а также обеспечивает связь по переменному или постоянному току. Стадия предварительного усиления отвечает за изменение постоянной составляющей сигнала и, как следствие, позволяет изменять положение трассы. Линия задержки вертикального участка позволяет отображать начало сигнала.

    Горизонтальная система

    Для правильного отображения сигнала на осциллографе одинаково важны как вертикальная, так и горизонтальная системы.В то время как вертикальная система отвечает за амплитудную часть сигнала, горизонтальная система вводит измерение 2 nd , т. е. временной аспект сигнала.

    Горизонтальная система подает отклоняющее напряжение на горизонтальные пластины для перемещения электронного луча по горизонтали. Для этого схема генератора развертки генерирует пилообразный (или пилообразный) сигнал для управления скоростью развертки луча.

    На следующем изображении показана блок-схема горизонтальной системы осциллографа.Пилообразный или пилообразный сигнал нарастает линейно и позволяет измерять время между двумя событиями. Генератор развертки откалиброван по времени, поэтому он также известен как Time Base.

    В дополнение к базе времени ранее звучащая система управления по оси Z также является частью горизонтальной системы.

    Триггерная система

    Последней важной частью осциллографа является система запуска. Эта система определяет время, в которое осциллограф рисует сигнал на экране.

    Экран ЭЛТ

    покрыт фосфором с внутренней стороны, так что при ударе электрона экран излучает свет. Горизонтальная система отвечает за перемещение луча слева направо. Когда он достигает крайней правой части экрана, он быстро возвращается влево, чтобы начать процесс еще раз. Этот процесс называется Sweep (или Trace, или Scan).

    Вертикальная система отвечает за перемещение луча по вертикали. Триггерная система осциллографа гарантирует, что осциллограмма всегда начинается в одной и той же точке экрана.

    Цифровой осциллограф

    Возьмем цифровой осциллограф с ЭЛТ в качестве эталона, чтобы понять работу. На следующем изображении показана упрощенная блок-схема типичного цифрового осциллографа с ЭЛТ-дисплеем.

    Основное отличие заключается в вертикальной системе осциллографа. Итак, давайте сосредоточимся только на этом, так как остальная работа будет аналогична работе аналогового осциллографа.

    После стадии ослабления и предварительного усиления аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал с помощью АЦП (аналого-цифрового преобразователя).Затем цифровой сигнал поступает в блок обработки, который выполняет некоторую обработку сигнала (вычисляет основные параметры, сохраняет их в памяти и т. д.). Чтобы отобразить сигнал на ЭЛТ, цифровой сигнал необходимо преобразовать обратно в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя.

    Заключение

    В этой статье мы представили вводное руководство по осциллографам. Мы узнали, что такое осциллограф, какие существуют типы осциллографов, основные компоненты осциллографа и как работают аналоговые и цифровые осциллографы.В мире осциллографов есть еще что исследовать, и в будущем мы хотели бы обновить эту страницу, добавив больше информации.

    Что должен знать каждый инженер-электронщик: Осциллографы


    Из всего набора тестового оборудования, имеющегося в нашем распоряжении как инженеров-электронщиков и техников, самым полезным, несомненно, является осциллограф. Это очень мощное устройство, которое может помочь нам очень быстро и точно регистрировать измерения напряжения во времени — то, что невозможно легко сделать с помощью любого другого устройства, найденного в лаборатории.Осциллограф является важным инструментом, используемым при производстве, проектировании, поиске и устранении неисправностей, проверке целостности сигналов и, при желании, просто для понимания того, как работают электронные схемы.

    Несмотря на то, что современный осциллограф выглядит сложным и страшным со всем набором кнопок, ручек, щупов и связанных с ними точек крепления и цветным дисплеем, на самом деле это очень простое в использовании устройство. Пусть вас не пугает сложный внешний вид осциллографа! Ключом к тому, чтобы стать экспертом по осциллографам, является сначала понимание основ, а затем развитие этих базовых знаний.В связи с этим в следующей краткой статье будут рассмотрены некоторые ключевые моменты и распространенные ловушки, с которыми сталкиваются новые пользователи при основном использовании осциллографов. Это поможет указать вам правильное направление. По мере того, как время идет и все больше времени вы тратите на фактическое использование осциллографа, вы в конечном итоге станете более опытными и удобными, выполняя практически любые измерения.

    Для простоты в этой статье рассматриваются только обычные цифровые осциллографы, известные как цифровые запоминающие осциллографы (DSO), с дисплеем растрового типа.В этой статье не рассматриваются более старые аналоговые осциллографы, в которых для отображения информации использовался светящийся люминофор, и более новые специализированные осциллографы, такие как осциллографы с цифровым люминофором (DPO), осциллографы смешанных доменов (MDO) или осциллографы смешанных сигналов (MSO).

     

    Заземление и безопасность

    Прежде чем слишком углубляться в основы работы с осциллографами, ознакомьтесь с правильным заземлением и безопасностью, чтобы не взорвать DSO или его пробники. Неправильное подключение заземления пробника к шасси/защитному заземлению может привести к протеканию тока, что приведет к повреждению пробника.Вкратце, проблема заключается в том, что металлическая часть разъема, к которому подключается пробник на осциллографе, напрямую связана с защитным заземлением через шнур питания осциллографа. Вы можете изменить это соединение самостоятельно с помощью омметра. Это соединение с низким импедансом, и когда цепь, которую вы проверяете, также подключена к защитному заземлению, образуется петля, а очень низкий импеданс позволяет току в цепи стать чрезмерным. Допустимая нагрузка по току заземляющего провода зонда быстро превышается, и провод резко размыкается, и вы, скорее всего, услышите громкий хлопок! Лучшим решением этой проблемы является разрыв контура заземления путем изоляции тестируемой цепи или заземления осциллографа.Поскольку неисправность защитного заземления на осциллографе является проблемой безопасности, лучший вариант — убедиться, что тестируемая цепь является плавающей (т. е. не привязана к защитному заземлению). Выберите питание тестовой схемы от изолированного источника питания или от батареи. Будьте осторожны с подачей питания на тестируемую цепь с чем-то вроде USB-разъема, поскольку эти типы устройств обычно не изолированы от земли, и у вас все равно будет проблема с контуром заземления.

     

    Что такое осциллограф?

    Осциллограф измеряет формы сигналов напряжения от датчиков напряжения, таких как датчики напряжения осциллографа, которые поставляются с устройством, или некоторых других датчиков, таких как тензодатчики, датчики тока, шумомер или другой датчик.График осциллографа измеряет напряжение по вертикальной оси и время по горизонтальной. Из захваченного сигнала мы можем получить такую ​​информацию, как частота, амплитуда, период, фаза, искажение, шум, постоянный и переменный ток, рабочий цикл (время включения по сравнению с временем выключения), время нарастания/спада и т. д.

     

    Основные элементы управления

    Помимо дисплея есть еще три важных функциональных блока, составляющих обычный осциллограф. Этими функциональными блоками являются триггерный блок, блок вольт на деление и блок секунд на деление.

     

    Триггер

    Функция триггера используется для синхронизации горизонтальной развертки в точном положении сигнала, что очень важно для однозначного представления сигнала. Триггер заставляет повторяющиеся сигналы выглядеть стационарно на дисплее, повторно отображая совпадающую часть входного сигнала. Наиболее рудиментарная и общепринятая форма запуска называется запуском по фронту. Это то, что вы, скорее всего, будете использовать, когда впервые начнете использовать осциллограф.Существует много других специализированных и сложных типов триггеров, которые реагируют на определенные условия и действительно могут сделать DSO мощным инструментом. Эти триггеры включают скорость нарастания, сбой, ширину импульса, тайм-аут, рант-импульс, логику, настройку и удержание и запуск связи, и это лишь некоторые из них.

     

    В/дел

    Регулятор вольт на деление (вольт/дел) позволяет перемещать осциллограмму вверх или вниз на дисплее в зависимости от коэффициента масштабирования.Например, если ручка установлена ​​на 1 вольт, а дисплей состоит из 10 делений по вертикали, то 10 вольт могут отображаться сверху вниз на дисплее. Обратите внимание, что показание может измениться в зависимости от коэффициента затухания датчика, снимающего показания. Если используется пробник 10X (т. е. 10-кратный), а осциллограф не корректирует его автоматически, то необходимо умножить результирующее показание осциллограммы на 10, чтобы получить правильную амплитуду этого показания. Я не думаю, что вам придется беспокоиться об этой проблеме, если вы используете относительно современный осциллограф.

     

    Входная муфта

    Связь по входу — еще одна простая, но часто неправильно истолковываемая функция, которая находится в секции вольт/дел осциллографа. Это относится к методу, используемому для подключения электрического сигнала от одной цепи к другой, то есть к подключению вашей тестовой схемы к осциллографу. Вы можете настроить входную связь как по постоянному току, переменному току или земле. Связь по переменному току просто блокирует постоянную составляющую сигнала, и вы видите на дисплее форму сигнала с центром около нуля вольт.Настройка заземления отключает входной сигнал от вертикального управления, позволяя вам видеть, где на дисплее находится ноль вольт. Настройка постоянного тока позволяет отображать весь входной сигнал (постоянный и переменный ток).

     

    сек/дел

    Функция количества секунд на деление (сек/дел) устанавливает скорость, с которой осциллограмма перемещается по дисплею. Как и в случае управления вольт/дел, описанном выше, настройка управления сек/дел также является коэффициентом масштабирования.Если на ручке установлено значение 10 мс, то каждое горизонтальное деление на дисплее соответствует 10 мс, а общая ширина экрана (также при условии, что на дисплее всего 10 делений) равна 100 мс. Наблюдение за более длинными и более короткими временными интервалами входного сигнала легко осуществляется путем изменения положения ручки настройки сек/дел.

     

    Производительность

    Время нарастания механизмов переключения в используемых нами компонентах становится все быстрее и быстрее, и возможность эффективного измерения этого времени нарастания ставится под вопрос.Вас часто будут спрашивать, имеет ли осциллограф достаточную полосу пропускания. Типичная формула, используемая для определения адекватной полосы пропускания осциллографа, равна 0,35, деленная на время нарастания. Например, необходимость измерения импульса с временем нарастания 1 нс означает, что минимальная полоса пропускания осциллографа должна быть около 350 МГц. Конечно, чем больше пропускная способность, тем лучше.

    Частота дискретизации — указанная в количестве выборок в секунду (выб/с), также является еще одним важным параметром осциллографа. Выборки в секунду относятся к тому, как часто DSO делает снимок или выборку входного сигнала.Чем выше частота дискретизации, тем выше разрешение и детализация отображаемой формы сигнала и тем меньше вероятность потери важной информации. Хорошее эмпирическое правило, если вы измеряете синусоидальный сигнал, заключается в том, что ваш осциллограф должен иметь частоту дискретизации, по крайней мере, в 2,5 раза превышающую самую высокую частотную составляющую сигнала, который вы собираетесь измерять, и в 10 раз превышающую самую высокую частотную составляющую сигнала, который вы собираетесь измерять. измеряйте, если вы измеряете прямоугольные волны, импульсы и другие типы сигналов.

     

    Зонды

    О пробниках для осциллографов можно было бы написать отдельную статью. Самый простой универсальный тип, с которым вы столкнетесь, — это пассивные пробники 1X или 10X. Остерегайтесь чрезмерной емкостной нагрузки тестируемой цепи с помощью этих пробников. Для высокоскоростного зондирования сигнала необходимы активные и дифференциальные пробники. Логические пробники доступны, когда необходим захват нескольких каналов данных.

     

    Затраты

    Соотношение возможностей и затрат на осциллографы становится все лучше и лучше.Быстрый поиск в Интернете показывает, что вы можете получить сотни мегагерц пропускной способности и функциональность профессионального уровня менее чем за 500 долларов. Этого может быть достаточно для выполнения большей части ваших исследований. По мере увеличения времени нарастания и усложнения измерений вам придется платить за производительность. При составлении бюджета на новый осциллограф обязательно включите расходы на приобретение необходимых вам датчиков, калибровку осциллографа и датчиков, а также доставку осциллографа и датчиков вашему поставщику услуг калибровки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.